tgid字段,pid字段,线程库pthread

Dec 14, 2011   //   by   // 

误区：

之前一直认为，linux的主线程只是人为强加的概念（当一个进程创建了一些线程后，我们就把此进程主观当做主线程），在操作系统实现上并没有相关的机制或代码，今天查了一些资料，发现并不是如此。

如何标识一个进程：

（以下内容多引自《Understanding linux kernel》3.2.2节）

通常来说，每个可以独立被调度的执行上下文都有一个进程描述符，除了进程，轻量级进程也如此（为什么叫轻量级进程而不是线程，因为这是站在操作系统 的角度，而不是编程人员的角度，也是为了区分与pthread相关的概念），所以我们可以简单的认为，不管是进程还是线程都有自己的 task_struct结构。在task_struct字段中，有下面一些结构我们应该关心：

pid_t pid; pid_t tgid;

1 2	pid_t pid; pid_t tgid;

在linux系统中，我们用pid区分每一个进程，linux给每一个进程和轻量级进程都分配一个pid，但是linux程序员希望由一个进程产生的轻量级进程具有相同的pid，这样当我们向进程发送信号时，此信号可以影响进程及进程产生的轻量级进程。

为了做到这一点，linux用了线程组（可以理解为轻量级进程组）的概念，在线程组内，每个线程都使用此线程组内第一个线程(thread group leader)的pid，并将此值存入tgid，当 我们使用getpid()函数得到进程ID时，其实操作系统返回的是task_struct的tgid字段，而非pid字段（这很重要）。如果我们调用某 个函数返回线程的ID,就应该返回的是pid,但这个函数是什么呢？不知道，也许是gettid()，但没有试验成功。

通过线程组的概念我们做到了以下两点

1.每个线程的task_struct中，pid都不同，方便系统进行调度等操作

2.每个线程的task_struct中，tgid都相同，都是第一个线程的pid，这样方便了编程人员对一个进程产生的线程进行统一管理，当然我们在线程组的每个线程内用getpid()函数时，返回相同的值。

这里有个“线程组内第一个线程（thread group leader）”的概念，怎么理解？我认为，就是创建线程的进程，也就是那个不轻量的进程，它的pid和tgid是相同的，在线程组内其他线程的pid和tgid都是不同的。

说到这，我们就可以很自然的引出“主线程”的概念，如上面所说，主线程即是“线程组内第一个线程”。

那在“误区”中为什么又说之前的理解也就是“主线程”是人为的想出来的是不对的呢？因为linux在task_struct中引入了tgid地段，用来明显的标识，若pid和tgid相同，那它就是主线程，是实实在在存在的。

 

下面我们用进程和pthread线程概念演示一下线程号和进程号区别，pthread线程应该在实现上和上面所说的线程，即轻量级进程还是有区别的，但具体有什么区别待研究。

程序演示：

#include ; #include ; void *test(void *a) { printf("Process id = %d\tChild thread id = 0x%x\n", getpid(), pthread_self()); } int main() { printf("Process id = %d\tMain thread id = 0x%x\n", getpid(), pthread_self()); pthread_t id; pthread_create(&id, NULL, test, NULL); pthread_join(id, NULL); return 0; }

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

#include ; #include ; void *test(void *a) { printf("Process id = %d\tChild thread id = 0x%x\n", getpid(), pthread_self()); } int main() { printf("Process id = %d\tMain thread id = 0x%x\n", getpid(), pthread_self()); pthread_t id; pthread_create(&id, NULL, test, NULL); pthread_join(id, NULL); return 0; }

程序输出，运行了两次：

如上程序，在进程和线程内分别调用了getpid()和pthread_self()函数，getpid()返回了相同的值，而pthread_self()返回的不同。
按照之前的讲解main即为主线程，那么它pid和线程id应该是一样的，可这里我们看到pthread_self()输出的是一串十六进制数，并非如我 们所想和pid相同。查了相关资料，说phtead_self()其实返回的是phtread线程描述符的地址，即此线程struct pthread结构（在此结构中包含pid_t tid字段为线程ID）的地址，但在我的实验环境中，并不存在此结构，所以没办法验证。

另外还有一个函数gettid()用来返回线程的id，在资料中多次提到，但在我的环境中也没有。

以上理解不一定正确，欢迎讨论并指正。

看过评论后的补充说明

看了rucku关于gettid()函数使用的说明，,分别更改第5行，第9行代码如下：

printf("Process id = %d\tChild thread id = 0x%x or %d\n", getpid(), pthread_self(), syscall(SYS_gettid));

1	printf("Process id = %d\tChild thread id = 0x%x or %d\n", getpid(), pthread_self(), syscall(SYS_gettid));

printf("Process id = %d\tMain thread id = 0x%x or %d\n", getpid(), pthread_self(), syscall(SYS_gettid));

1	printf("Process id = %d\tMain thread id = 0x%x or %d\n", getpid(), pthread_self(), syscall(SYS_gettid));

此时输出为

正好验证了第一处红色文字关于线程id的猜想。