3

Чем отличаются процессы и нити в Линукс? В книге Дмитрия Кетова я прочитал, что процесс состоит из нитей. Но ведь у нитей тоже есть PID и свойства, как у обычных процессов, и порождать другие нити они тоже могут.

2 ответа 2

10

Определение

Раз уж говорим о *nix системах, то не лишним будет опираться на определения POSIX (вольный перевод):

Thread (досл. нить, она же поток¹) — это один из потоков выполнения (flow control) в составе процесса. У каждой нити есть свой thread ID, приоритет и политика планировщика, errno, своё обособленное хранилище формата ключ/значение, и необходимые ресурсы, чтобы поддерживать поток выполнения. Любой объект, адрес которого может определить нить будет доступен всем нитям данного процесса, включая, но не ограничиваясь, статическими переменными, памятью, полученным посредством malloc(), другим областям памяти, к которым возможен прямой доступ по адресу, и автоматическим переменным.

Процесс — адресное пространство с одной или более нитью, исполняющейся в контексте оного, а также необходимые ресурсы для данных нитей.
Замечание: многие системные ресурсы разделяются (используются совместно) разными нитями одного процесса. В том числе различные идентификаторы (PID, PPID, PGID, SSID, различные SUID'ы и SGID'ы), текущий рабочий каталог, корневой каталог, umask и файловые дескрипторы.

Отсюда вырисовываются следующие ассоциации ресурсов...

У процесса есть:

  • Адресное пространство (включая код, а также статические и динамические данные программы)
  • Одна или более нить
  • Таблица файловых дескрипторов
  • Другие системные ресурсы и идентификаторы

При этом у каждой нити процесса также есть:

  • Поток выполнения, на практике это значит:
    • Свой стек и, как следствие, свои локальные переменные.
    • Свои регистры процессора
  • ID нити
  • Приоритет в планировщике
  • errno и, возможно, некоторые другие переменные локальные для нити.

Особенности реализации потоков в Linux.

Фактически, потоки в Linux реализованы, как «легковесные процессы». Другими словами со стороны ядра linux нет чёткого разграничения между оными: все они представляются в ядре, как задачи task_struct, при этом, например, task->mm указывает на дескриптор адресного пространства (mm_struct), а task->files на таблицу файловых дескрипторов (files_struct) и для потоков одного процесса оба эти указателя будут просто указывать на один объект. ИМХО прежде всего это сделано в силу исторических причин, хотя такая реализация и не лишена своей красоты.

И всё бы ничего, но это породило просто невообразимую терминологическую кашу. Например, со стороны пользовательского пространства идентификатор процесса (то что возвращает getpid(), он должен быть одинаковый для всех потоков процесса) называется PID; но на стороне ядра под pid'ом подразумевается идентификатор задачи, а вызов getpid() возвращает то что называется tgid (thread group ID, ID группы потоков). Но при этом через /proc экспортируется информация именно в терминах ядра.

Также такая реализация предполагает определённые ухищрения, частично на стороне ядра, частично на стороне пользовательского пространства, например, системный вызов setuid(2) в linux устанавливает только EUID потока, поэтому приходится прибегать к сложным манипуляциям в обёртке в libc, чтобы добиться поведения соответствующего POSIX и, как следствие, возникают проблемы с реализацией этой функции в языках независимых от Си, например Rust или Go.


Но ведь у нитей тоже есть PID и свойства, как у обычных процессов,

Не совсем так: единственное, что у них есть — это приоритет и политика в планировщике... всё остальное — баги и/или особенности реализации.

и порождать другие нити они тоже могут.

Да, но здесь стоит заметить, что в отличии от порождения процесса, «родителем» новой нити становится исходный процесс, а не тот что породил нить.


¹я предпочитаю термин «поток», но дабы не разгребать терминологическую путаницу с flow буду использовать «нить» в данном разделе

7

Термин «поток» (thread, нить) является краткой формой Поток выполнения процесса.

Поток выполнения — это последовательность исполняемых команд, которые можно запланировать для запуска на ЦП.

Потоки также имеют некоторое состояние и хранят некоторые локальные переменные.

Нити процесса разделяют его программный код, глобальные переменные и системные ресурсы, но каждая нить имеет свои программный счетчик, содержимое регистров и стек

Процесс — совокупность взаимодействующих нитей и выделенных ему ресурсов.

Вот картинка для наглядности. введите сюда описание изображения

Ваш ответ

Нажимая на кнопку «Отправить ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями использования и подтверждаете, что прочитали и поняли наши политику конфиденциальности и нормы поведения.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.