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其實Linux創(chuàng)建進程，就是創(chuàng)建進程運行所需的內存空間，填充描述進程的task_struct結構體，以及加載進程的程序而已。

Linux內核并無專門創(chuàng)建線程的機制

我們之前提到，Linux并不特殊對待線程，在Linux看來，線程不過就是一種特殊的進程而已。那么，Linux是如何創(chuàng)建線程的呢？

線程機制是大多數現代編程語言都會提供的機制，該機制允許在同一進程的共享內存地址空間運行一組“特殊的進程（即線程）”。這些線程不僅共享同一段內存空間，還可以共享已經打開的文件，統(tǒng)計量等其他資源。線程機制支持程序并發(fā)運行，在多處理器核心的系統(tǒng)上，該并發(fā)機制能夠實現多條線程同時運行。

Linux管理線程的方式不同于其他一些經典操作系統(tǒng)，Linux并沒有線程的概念，它把線程當作進程的一個子集來管理。因此，Linux內核并未為線程提供額外調度算法，也沒有提供額外的數據結構用于描述和存儲線程。

就像進程一樣，Linux使用task_struct結構體描述和記錄線程，每個線程都有唯一屬于自己的task_struct結構。從這個角度來看，線程就是一個普通的進程，只不過線程可能和其他進程共享一些資源而已。

以Windows為代表的一些操作系統(tǒng)提供了專門用于創(chuàng)建線程的機制，在這些系統(tǒng)中，線程常常被稱作“輕量級進程”，因為相對于進程而言，線程耗費的資源較少，能夠較為迅速的創(chuàng)建和投入運行。

但是對于Linux而言，線程不過是進程之間共享資源的一種手段罷了。那么是不是Linux中的線程比Windows中的線程更加“重量級”呢？也不是，因為Linux中的進程本身就很輕量級，Linux創(chuàng)建進程所需時間，并不比Windows創(chuàng)建線程所需時間多多少。

從C語言代碼層面來看，假設某個進程包含4個線程，以Windows為代表的一些操作系統(tǒng)一般會有一個包含指向4個不同線程的指針的進程描述符，負責描述地址空間、打開的文件等共享資源，而線程本身再去描述自己獨占的資源。

與之對應的，Linux的做法就高雅許多，它僅需為這4個線程創(chuàng)建4個task_struct結構體，然后在task_struct中指定它們共享的資源就可以了。

創(chuàng)建線程

看了我最近幾篇文章的讀者應該已經明白，Linux內核中的線程其實就是進程，因此線程的創(chuàng)建與進程的創(chuàng)建過程是類似的，從C語言源代碼層面看，基本上也是通過fork()函數和exec()函數族實現的。只不過在調用clone()函數時需要傳遞一個參數用于描述共享資源，例如：

上面這行C語言代碼和調用fork()函數的結果差不多，只不過輸入的幾個參數標志位說明了子進程與父進程共享一些資源：地址空間、文件系統(tǒng)、打開的文件、信號處理程序。

對比一下，fork()基本上就相當于clone(SIGCHLD,0)，這也是fork()函數創(chuàng)建的子進程之后不再與父進程共享資源的原因。

關于clone()函數的參數標志位，可以在Linux中輸入man命令查看。

Linux內核線程

就像用戶空間的C語言程序開發(fā)一樣，Linux內核也經常需要在后臺處理數據，這時就需要借助內核線程了。Linux的內核線程一般不會獨立的地址空間，它們只在內核空間運行，不會切換到用戶空間。不過調度是和普通進程一樣的，可以被調度和搶占。

Linux創(chuàng)建內核線程由kthread_create()函數實現，它的C語言源代碼如下，請看：

可見，kthread_create()函數的C語言代碼并不長，而且也可以看出，Linux內核線程是通過kthread_create_info結構體描述的，它的定義C語言代碼如下，可見，內核線程的描述和存儲也是包含task_struct結構體的：

kthread_create()函數創(chuàng)建名為namefmt的線程，不過線程被創(chuàng)建后是處于不可運行狀態(tài)的，我們可以通過wake_up_process()函數喚醒它。當然，也可以通過kthread_run()方法實現這一過程，相關的C語言代碼如下，請看：

其實就是將kthread_create()函數和wake_up_process()函數組合到一起而已。Linux的內核線程被啟動后，會一直運行到調用do_exit()退出。我們也可以調用kthread_stop()函數提前結束它，相關的C語言代碼如下，請看：

kthread_stop()函數接收的參數為kthread_create()函數創(chuàng)建的結構體的task_struct成員。從C語言代碼可以看出，kthread_stop()其實也是會調用wake_up_process()函數喚醒線程的，它在喚醒線程后，會等待線程函數退出，并不會調用threadfn()函數。

這里需要注意，如果創(chuàng)建的線程函數threadfn()調用了do_exit()函數，最好就不要再調用kthread_stop()函數了。

kthread_stop()函數等待線程退出是通過wait_for_completion()函數實現的，相關的C語言代碼如下，請看：

稍稍跟蹤一下C語言代碼，發(fā)現其實這一等待過程是由do_wait_for_common()函數實現的，它的C語言代碼如下，請看：

還是比較清晰的，這里就不再贅述了。至此，我們就了解了Linux內核是如何創(chuàng)建線程并投入運行，以及如何結束內核線程的了。

小結

本節(jié)主要討論了Linux內核中的線程的創(chuàng)建，應該能夠看出，其實核心還是圍繞對task_struct結構的管理，這與管理進程并無過多區(qū)別。因此，說Linux中的線程只是一種特殊的進程，一點也不為過。