linux调用线程的命令 linux线程相关函数

linux下线程属性常用操作有哪些

LinuxThread的线程机制

LinuxThreads是目前Linux平台上使用最为广泛的线程库linux调用线程的命令，由Xavier Leroy (Xavier.Leroy@inria.fr) 负责开发完成linux调用线程的命令，并已绑定在GLIBC中发行。它所实现的就是基于核心轻量级进程的"一对一"线程模型，一个线程实体对应一个核心轻量级进程，而线程之间的 管理在核外函数库中实现。

1.线程描述数据结构及实现限制

LinuxThreads定义了一个struct _pthread_descr_struct数据结构来描述线程，并使用全局数组变量 __pthread_handles来描述和引用进程所辖线程。在__pthread_handles中的前两项，LinuxThreads定义了两个全 局的系统线程linux调用线程的命令：__pthread_initial_thread和__pthread_manager_thread，并用 __pthread_main_thread表征__pthread_manager_thread的父线程（初始为 __pthread_initial_thread）。

struct _pthread_descr_struct是一个双环链表结构，__pthread_manager_thread所在的链表仅包括它 一个元素，实际上，__pthread_manager_thread是一个特殊线程，LinuxThreads仅使用了其中的errno、p_pid、 p_priority等三个域。而__pthread_main_thread所在的链则将进程中所有用户线程串在了一起。经过一系列 pthread_create()之后形成的__pthread_handles数组将如下图所示：

图2 __pthread_handles数组结构

新创建的线程将首先在__pthread_handles数组中占据一项，然后通过数据结构中的链指针连入以__pthread_main_thread为首指针的链表中。这个链表的使用在介绍线程的创建和释放的时候将提到。

LinuxThreads遵循POSIX1003.1c标准，其中对线程库的实现进行了一些范围限制，比如进程最大线程数，线程私有数据区大小等等。在 LinuxThreads的实现中，基本遵循这些限制，但也进行了一定的改动，改动的趋势是放松或者说扩大这些限制，使编程更加方便。这些限定宏主要集中 在sysdeps/unix/sysv/linux/bits/local_lim.h（不同平台使用的文件位置不同）中，包括如下几个：

每进程的私有数据key数，POSIX定义_POSIX_THREAD_KEYS_MAX为128，LinuxThreads使用 PTHREAD_KEYS_MAX，1024linux调用线程的命令；私有数据释放时允许执行的操作数，LinuxThreads与POSIX一致，定义 PTHREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS为4；每进程的线程数，POSIX定义为64，LinuxThreads增大到1024 （PTHREAD_THREADS_MAX）；线程运行栈最小空间大小，POSIX未指定，LinuxThreads使用 PTHREAD_STACK_MIN，16384（字节）。

2.管理线程

"一对一"模型的好处之一是线程的调度由核心完成了，而其他诸如线程取消、线程间的同步等工作，都是在核外线程库中完成的。在LinuxThreads 中，专门为每一个进程构造了一个管理线程，负责处理线程相关的管理工作。当进程第一次调用pthread_create()创建一个线程的时候就会创建 （__clone()）并启动管理线程。

在一个进程空间内，管理线程与其他线程之间通过一对"管理管道（manager_pipe[2]）"来通讯，该管道在创建管理线程之前创建，在成功启动 了管理线程之后，管理管道的读端和写端分别赋给两个全局变量__pthread_manager_reader和 __pthread_manager_request，之后，每个用户线程都通过__pthread_manager_request向管理线程发请求， 但管理线程本身并没有直接使用__pthread_manager_reader，管道的读端（manager_pipe[0]）是作为__clone ()的参数之一传给管理线程的，管理线程的工作主要就是监听管道读端，并对从中取出的请求作出反应。

创建管理线程的流程如下所示：

（全局变量pthread_manager_request初值为-1）

图3 创建管理线程的流程

初始化结束后，在__pthread_manager_thread中记录了轻量级进程号以及核外分配和管理的线程id， 2*PTHREAD_THREADS_MAX+1这个数值不会与任何常规用户线程id冲突。管理线程作为pthread_create()的调用者线程的 子线程运行，而pthread_create()所创建的那个用户线程则是由管理线程来调用clone()创建，因此实际上是管理线程的子线程。（此处子 线程的概念应该当作子进程来理解。）

__pthread_manager()就是管理线程的主循环所在，在进行一系列初始化工作后，进入while(1)循环。在循环中，线程以2秒为 timeout查询（__poll()）管理管道的读端。在处理请求前，检查其父线程（也就是创建manager的主线程）是否已退出，如果已退出就退出 整个进程。如果有退出的子线程需要清理，则调用pthread_reap_children()清理。

然后才是读取管道中的请求，根据请求类型执行相应操作（switch-case）。具体的请求处理，源码中比较清楚，这里就不赘述了。

3.线程栈

在LinuxThreads中，管理线程的栈和用户线程的栈是分离的，管理线程在进程堆中通过malloc()分配一个THREAD_MANAGER_STACK_SIZE字节的区域作为自己的运行栈。

用户线程的栈分配办法随着体系结构的不同而不同，主要根据两个宏定义来区分，一个是NEED_SEPARATE_REGISTER_STACK，这个属 性仅在IA64平台上使用；另一个是FLOATING_STACK宏，在i386等少数平台上使用，此时用户线程栈由系统决定具体位置并提供保护。与此同 时，用户还可以通过线程属性结构来指定使用用户自定义的栈。因篇幅所限，这里只能分析i386平台所使用的两种栈组织方式：FLOATING_STACK 方式和用户自定义方式。

在FLOATING_STACK方式下，LinuxThreads利用mmap()从内核空间中分配8MB空间（i386系统缺省的最大栈空间大小，如 果有运行限制（rlimit），则按照运行限制设置），使用mprotect()设置其中第一页为非访问区。该8M空间的功能分配如下图：

图4 栈结构示意

低地址被保护的页面用来监测栈溢出。

对于用户指定的栈，在按照指针对界后，设置线程栈顶，并计算出栈底，不做保护，正确性由用户自己保证。

不论哪种组织方式，线程描述结构总是位于栈顶紧邻堆栈的位置。

4.线程id和进程id

每个LinuxThreads线程都同时具有线程id和进程id，其中进程id就是内核所维护的进程号，而线程id则由LinuxThreads分配和维护。

相关问答

Q1: 在Linux系统中使用Shell实现多线程运行任务（多任务并发执行） 2022-05-30

最近，有一批任务需要把两批的fastq合并到一起并压缩成一个fastq文件才能继续往下做，由于存储空间有限又不能直接全部跑上，只能按样本逐个分批跑。众所周知，一般fastq是成对存在的，所需要对read1和read2分别合并一次，然而这次任务的fastq文件比较大，合并然后压缩一次需要1天左右，那对于一组fastq就要2-3天，这也太耗时间了，所以我在想能不能read1和read2 同时跑上，这就可以节省一半的时间了。

平时也能遇到很多类似的任务，特别是在进程数有限的情况下，如果这些小任务单独占用一个进程，而任务很多就很耗时间，如果能在一个进程下实现多个线程并行执行，就能大大提高运行效率。关于进程和线程的知识可以参考知乎的这篇文章【 Shell“ 多线程”，提高工作效率 】，整理的也比较有条理，能比较容易读懂。

当然，某些博主也写过类似的文章，例如这篇【 shell后台限制多并发控制后台任务强度进行文件拷贝 】但是实在是太高深莫测了，看不懂，一时半会儿也学不会。本文将示例Shell实现多线程的简单版本，其实不用太复杂。

其实只需要两个步骤， 第一步是给需要并行运行的命令行在结尾加上""，代表放到后台运行，第二步是在在所有并行任务的后面加上一句“wait”，意思是等所有通过“”放到后台运行的任务跑完后再继续执行后面的任务 ，这些就能实现所有带有“”的行并行执行了。

看完脚本是不是觉得很简单？

上面的脚本适合并行任务少的，可以手动加和wait，但是如果有几十个甚至上百个的小任务就比较麻烦了。但不用担心，可以写个循环，批量运行。

循环的结果也是跟上面类似的，只是多了个循环结构。

如果需要执行的任务只有一行，可以把大括号去掉。

关于for和while的循环可以查看之前的文章【 Shell常用循环示例（for和while批量处理）2022-05-25 】

需要注意的是多线程并行还是需要有限制的，毕竟都是在一个进程里运行，如果线程太多了会卡顿的，建议控制在100个以内，当然还有毕竟高级和复杂的方法可以实现限制。因为上面的脚本已经够我用了，没继续往下学，以后可以再补充。

Q2: 如何在Linux中查看进程的多线程

方法/步骤

问题： 我的程序在其内部创建并执行了多个线程，我怎样才能在该程序创建线程后监控其中单个线程？我想要看到带有它们名称的单个线程详细情况（如，CPU/内存使用率）。

线程是现代操作系统上进行并行执行的一个流行的编程方面的抽象概念。当一个程序内有多个线程被叉分出用以执行多个流时，这些线程就会在它们之间共享 特定的资源（如，内存地址空间、打开的文件），以使叉分开销最小化，并避免大量高成本的IPC（进程间通信）通道。这些功能让线程在并发执行时成为一个高 效的机制。

在Linux中，程序中创建的线程（也称为轻量级进程，LWP）会具有和程序的PID相同的“线程组ID”。然后，各个线程会获得其自身的线程 ID（TID）。对于Linux内核调度器而言，线程不过是恰好共享特定资源的标准的进程而已。经典的命令行工具，如ps或top，都可以用来显示线程级 别的信息，只是默认情况下它们显示进程级别的信息。

这里提供了在Linux上显示某个进程的线程的几种方式。

方法一：PS

在ps命令中，“-T”选项可以开启线程查看。下面的命令列出了由进程号为pid的进程创建的所有线程。

1.$ ps -T -p pid

“SID”栏表示线程ID，而“CMD”栏则显示了线程名称。

方法二： Top

top命令可以实时显示各个线程情况。要在top输出中开启线程查看，请调用top命令的“-H”选项，该选项会列出所有Linux线程。在top运行时，你也可以通过按“H”键将线程查看模式切换为开或关。

1.$ top -H

要让top输出某个特定进程pid并检查该进程内运行的线程状况：

$ top -H -p pid

方法三： Htop

一个对用户更加友好的方式是，通过htop查看单个进程的线程，它是一个基于ncurses的交互进程查看器。该程序允许你在树状视图中监控单个独立线程。

要在htop中启用线程查看，请开启htop，然后按F2来进入htop的设置菜单。选择“设置”栏下面的“显示选项”，然后开启“树状视图”和“显示自定义线程名”选项。按F10退出设置。

现在，你就会看到下面这样单个进程的线程视图。

Q3: 利用linux命令如何查进程中有多少线程

1。 使用top命令linux调用线程的命令，具体用法是 top -H

加上这个选项，toplinux调用线程的命令的每一行就不是显示一个进程，而是一个线程。

2。 使用ps命令，具体用法是 ps -xH

这样可以查看所有存在的线程，也可以使用grep作进一步的过滤。

3。 使用ps命令，具体用法是 ps -mq PID

这样可以看到指定的进程产生的线程数目。

更进一步，其实一些系统监控工具，在本质上也是读取的系统产生的文件罢了。比如说进程这个事情，

看看这个目录吧，/proc/5000/ 这里面有linux调用线程的命令你所有想要的。其实stat代表着当前的一些信息。

使用ps命令来查看进程的时候，进程状态分别对应的含义如下：

D 不可中断睡眠 (通常是在IO操作) 收到信号不唤醒和不可运行, 进程必须等待直到有中断发生

R 正在运行或可运行（在运行队列排队中）

S 可中断睡眠 (休眠中, 受阻, 在等待某个条件的形成或接受到信号)

T 已停止的 进程收到SIGSTOP, SIGSTP, SIGTIN, SIGTOU信号后停止运行

W 正在换页(2.6.内核之前有效)

X 死进程 (未开启)

Z 僵尸进程 进程已终止, 但进程描述符存在, 直到父进程调用wait4()系统调用后释放BSD风格的

高优先级(not nice to other users)

N 低优先级(nice to other users)

L 页面锁定在内存（实时和定制的IO）

s 一个信息头

l 多线程（使用 CLONE_THREAD，像NPTL的pthreads的那样）

+ 在前台进程组

关于linux调用线程的命令和linux线程相关函数的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。