Linux系统线程创建的过程

推荐使用线程的理由有哪些

1. 线程共享进程的所有资源，如mm_struct，所以线程的创建比进程更快；
2. 由于同一个进程的线程间共享mm_struct，所以线程间的数据传输效率会更高，不需要依赖什么通信机制;
3. 一个进程中，可以实现程序真正的并行;
4. 多CPU系统中，多线程可以真正的并发执行，提高资源利用率

进程和线程的关系：

进程 = = 资源管理 + 线程

线程可以访问的数据

1. 代码,.text
2. 线程栈，从进程的堆上开辟,大小默认为 8M
3. 全局数据
4. 线程私有数据,thread_local,对应linux上的接口分别是，pthread_key_create(),ptread_setspecific(),pthread_getspecific()以及pthread_key_delete()。

#ulimit -a
core file size          (blocks, -c) 0
data seg size           (kbytes, -d) unlimited
scheduling priority             (-e) 0
file size               (blocks, -f) unlimited
pending signals                 (-i) 15276
max locked memory       (kbytes, -l) 65536
max memory size         (kbytes, -m) unlimited
open files                      (-n) 1024
pipe size            (512 bytes, -p) 8
POSIX message queues     (bytes, -q) 819200
real-time priority              (-r) 0
stack size              (kbytes, -s) 8192
cpu time               (seconds, -t) unlimited
max user processes              (-u) 15276
virtual memory          (kbytes, -v) unlimited
file locks                      (-x) unlimited
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进程维护线程栈空间

使用两个链表来管理这些线程栈:

1. stack_used 维护还没有退出的线程的线程栈
2. stack_cache 维护已经退出的线程的线程栈。一般退出的线程的线程栈并不马上销毁，而是缓存在堆中，等下次有新的线程启动了，直接拿来使用即可，不需要重新的申请分配。

Linux系统创建线程的过程

1. 用户程序调用Linux库函数，pthread_create()；

2. 试图根据设置用户态的栈的大小从stack_cache找出合适大小的线程栈，如果有，设置为线程栈，如果没有则从堆中申请指定大小的空间作为线程栈;

3. 创建一个pthread实例，将这个实例放在线程栈的栈低位置，pthread中存放可当前线程的数据，如线程的私有数据，栈的大小，需要执行的函数等。

4. 主线程调用create_thread()，create_thread()将调用clone()产生系统调用，陷入内核

5. 将主线程的寄存器信息保存在主线程内核栈中，然后调用sys_clone()

6. 紧接着调用do_fork():

   创建task_struct,以及对应的内核栈

   不需要复制进程的task_struct，共享进程的task_struct，类似于浅拷贝

7. 维护亲缘关系:

   tgid 所属进程的pid

   pid 自己的进程id

如果tgid==pid，那么表示当前task是一个进程，如果tgid!=pid,表示当前task是一个线程。

8. 将该线程的task_struct加入task_struct的链表队列中，返回用户空间

这里调用clone()前，进入内核态前，保存的是主线程的栈和指令指针，按照一般的系统调用来看，
返回用户态后，恢复用户态的执行后，应该是恢复主线程的状态。但是这里clone()与一般的系统调用
不一样，clone()返回后，恢复的栈是刚刚创建的线程的栈，栈顶指针等都是指向刚刚创建的线程的栈。

9. 调用start_thread()，指向线程函数;
10. 直到线程结束，将线程栈归还给stack_cache.

小结

线程的创建是用户空间和内核空间共同配合完成的，上述过程中前三部都是发生在用户态，旨在产生一个用户态的thread实例，后面的步骤发生在内核态，旨在产生一个内核态的thread实例，将用户态和内核态的thread实例一一对应，实际上就是一对一的线程模型。