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在Linux中，進程是計算機程序的基本執(zhí)行單元，而線程是進程內部的并發(fā)執(zhí)行流。線程能夠共享進程的資源，如內存空間、文件句柄等。在這種情況下，它們可以協(xié)同工作，以便高效地完成任務。
盡管Linux內核直接支持多線程應用程序，但創(chuàng)建一個線程并不是容易的。許多程序員對它感到困惑，因為Linux中線程的實際實現(xiàn)可能與其他操作系統(tǒng)不同。在本文中，我們將介紹Linux中創(chuàng)建線程的方法，以及如何在程序中正確使用它們。
Linux中的線程是什么？
在Linux中，線程是一種輕量級的進程。每個線程都有自己的棧空間，但與進程不同，它們共享相同的地址空間。這意味著，線程能夠訪問相同的變量、函數(shù)以及文件等，從而可以在處理相同的數(shù)據(jù)時協(xié)作工作。
一個進程創(chuàng)建的線程被稱為子線程，它們運行在相同的上下文中，但它們有自己的堆棧。進程本身也有一個主線程，它是之一個線程，它在進程初始化時自動創(chuàng)建。
Linux中創(chuàng)建線程的方法
在Linux中，應用程序可以使用線程API創(chuàng)建線程。常見的API包括pthread_create()和clone()。
pthread_create()
pthread_create()是一個庫函數(shù)，允許我們在進程中創(chuàng)建多個線程。它可以創(chuàng)建一個新的線程，并附加到進程中。它的語法如下：
int pthread_create(pthread_t* thread, const pthread_attr_t* attr,void* (*start_routine)(void*), void* arg);
此函數(shù)的之一個參數(shù)為線程標識符pthread_t，它是一個變量，用于存儲創(chuàng)建的線程的唯一標識符。第二個參數(shù)為線程的屬性，我們通常將其設置為NULL。第三個參數(shù)是一個指向函數(shù)的指針，該函數(shù)是新線程的開始函數(shù)。第四個參數(shù)是該函數(shù)的參數(shù)，傳遞給線程函數(shù)的參數(shù)。
以下是使用pthread_create()函數(shù)創(chuàng)建并啟動一個簡單線程的示例：
#include
#include
void *print_message_function( void *ptr );
int mn()
{
pthread_t thread1, thread2;
char *message1 = “Thread 1”;
char *message2 = “Thread 2”;
int iret1, iret2;
// 創(chuàng)建線程1
iret1 = pthread_create( &thread1, NULL, print_message_function, (void*) message1);
// 創(chuàng)建線程2
iret2 = pthread_create( &thread2, NULL, print_message_function, (void*) message2);
// 等待線程1執(zhí)行完
pthread_join( thread1, NULL);
// 等待線程2執(zhí)行完
pthread_join( thread2, NULL);
printf(“Thread 1 returns: %d\n”,iret1);
printf(“Thread 2 returns: %d\n”,iret2);
}
void *print_message_function( void *ptr )
{
char *message;
message = (char *) ptr;
printf(“%s \n”, message);
}
在上述代碼中，我們創(chuàng)建了兩個線程thread1和thread2，并分別將它們賦值為參數(shù)。然后，使用pthread_create()函數(shù)創(chuàng)建線程，并將線程函數(shù)指針和參數(shù)傳遞給函數(shù)。然后，我們等待線程執(zhí)行完，并檢查線程返回的值。
clone()
另一個創(chuàng)建線程的函數(shù)是clone()。它類似于pthread_create()，但它更為底層。clone()函數(shù)必須顯式提供線程棧和堆棧的空間。以下是一個使用clone()函數(shù)創(chuàng)建線程的示例：
#define _GNU_SOURCE /* 包含clone()函數(shù) */
#include
#include
#define STACK_SIZE 1024*1024
static char child_stack[STACK_SIZE];
void* child_fn(void* arg)
{
printf(“Child %ld running in new namespace\n”, (long)getpid());
return NULL;
}
int mn()
{
pid_t child_pid = clone(child_fn,child_stack+STACK_SIZE,SIGCHLD,NULL);
printf(“clone()=%ld\n”, (long)child_pid);
getchar(); /* 繼續(xù)運行以查看輸出結果 */
return 0;
}
在上述代碼中，我們使用了clone()函數(shù)來創(chuàng)建新的進程，并將創(chuàng)建的新進程的地址存儲在變量child_pid中。線程函數(shù)為child_fn()。
線程常見問題
創(chuàng)建線程時有許多問題，包括如何同步線程、如何處理線程處理的異常，如何避免線程之間的競爭等。以下是一些常見的線程問題：
線程同步
線程同步是一個重要的問題，因為如果多個線程同時訪問共享資源，會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的問題。因此，使用線程同步技術來協(xié)調并發(fā)線程非常重要，以避免這種沖突。線程同步包括鎖、條件變量和信號量等。
線程異常
當線程中的一個操作無法執(zhí)行時，例如分配內存失敗或輸入格式不正確時，線程將返回異常。這時，應該為線程實現(xiàn)一個錯誤處理功能，以便在發(fā)生異常時能夠及時處理錯誤信息。
線程競爭
如果兩個或更多線程在同一時間訪問同一數(shù)據(jù)，就會發(fā)生競爭。這可能導致數(shù)據(jù)丟失，死鎖和其他問題。線程競爭可以通過正確實現(xiàn)線程同步來避免。
結論
相關問題拓展閱讀：
- linux進程、線程及調度算法（三）
linux進程、線程及調度算法（三）
調度策略值得是大家都在ready時，并且CPU已經(jīng)被調度時，決定誰來運行，誰來被調度。
兩者之間有一定矛盾。
響應的優(yōu)化，意味著高優(yōu)先級會搶占優(yōu)先級，會花時間在上下文切換，會影響吞吐。
上下文切換的時間是很短的，幾微妙就能搞定。上下文切換本身對吞吐并多大影響，
重要的是，切換后引起的cpu 的 cache miss.
每次切換APP, 數(shù)據(jù)都要重新load一次。
Linux 會盡可能的在響應與吞吐之間尋找平衡。比如在編譯linux的時候，會讓你選擇 kernal features -> Preemption model.
搶占模型會影響linux的調度算法。
所以 ARM 的架構都是big+LITTLE， 一個很猛CPU+ 多個 性能較差的 CPU, 那么可以把I/O型任務的調度指源 放在 LITTLE CPU上。需要計算的放在big上。
早期2.6 內核將優(yōu)先級劃分了bit的優(yōu)先級。數(shù)值越低，優(yōu)先級越高。0-99優(yōu)先級 都是 RT（即時響應）的 ，都是非RT的，即normal。
調度的時候 看哪個bitmap 中的 優(yōu)先級上有任務ready?？赡芏鄠€任務哦。
在普通優(yōu)先級線程調度中，高優(yōu)先級并不代表對低優(yōu)先級的絕對優(yōu)勢。會在不同優(yōu)先級進行輪轉。
就是比101高，101也會比102高，但100 不會堵著101。
眾絲進程在輪轉時，優(yōu)先級高的：
初始唯并態(tài)設置nice值為0，linux 會探測 你是喜歡睡眠，還是干活。越喜歡睡，linux 越獎勵你，優(yōu)先級上升（nice值減少）。越喜歡干活，優(yōu)先級下降（nice值增加）。所以一個進程在linux中，干著干著 優(yōu)先級越低，睡著睡著 優(yōu)先級越高。
后期linux補丁中
紅黑樹，數(shù)據(jù)結構， 左邊節(jié)點小于右邊節(jié)點
同時兼顧了 CPU/IO 和 nice。
數(shù)值代表著 進程運行到目前為止的virtual runtime 時間。
（pyhsical runtime） / weight * 1024(系數(shù))。
優(yōu)先調度 節(jié)點值（vruntime）最小的線程。權重weight 其實有nice 來控制。
一個線程一旦被調度到，則物理運行時間增加，vruntime增加，往左邊走。
weight的增加，也導致vruntime減小，往右邊走。
總之 CFS讓線程 從左滾到右，從右滾到左。即照顧了I/O(喜歡睡，分子小) 也 照顧了 nice值低（分母高）.所以 由喜歡睡，nice值又低的線程，最容易被調度到。
自動調整，無需向nice一樣做出獎勵懲罰動作，個人理解權重其實相當于nice
但是 此時 來蔽拍一個 0-99的線程，進行RT調度，都可以瞬間秒殺你！因為人家不是普通的，是RT的!
一個多線程的進程中，每個線程的調度的策略 如 fifo rr normal, 都可以不同。每一個的優(yōu)先級都可以不一樣。
實驗舉例, 創(chuàng)建2個線程，同時開2個：
運行2次，創(chuàng)建兩個進程
sudo renice -n -5(nice -5級別) -g(global)， 會明顯看到 一個進程的CPU占用率是另一個的 3倍。
為什么cpu都已經(jīng)達到200%，為什么系統(tǒng)不覺得卡呢？因為，我們的線程在未設置優(yōu)先級時，是normal調度模式，且是
CPU消耗型
調度級別其實不高。
利用chrt工具，可以將進程 調整為 50 從normal的調度策略 升為RT （fifo）級別的調度策略，會出現(xiàn)：
chrt , nice renice 的調度策略 都是以線程為單位的，以上 設置的將進程下的所有線程進行設置nice值
線程是調度單位，進程不是，進程是資源封裝單位！
兩個同樣死循環(huán)的normal優(yōu)先級線程，其中一個nice值降低，該線程的CPU 利用率就會比另一個CPU的利用率高。
關于linux 進程中創(chuàng)建線程的介紹到此就結束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關注本站。
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