Linux2.6執行緒模式NPTL實現

Linux2.6核心實現的是NPTL執行緒模式，依然是用進程來類比線程，但新引入了線程組(進程組)的概念，使得實現效率更好。

在2.4核心中，不存線上程組的概念，當運行一個多線程得程式時，使用ps命令，可以看到有許多個進程，在ps命令看來，線程基本上是等同於進程，在訊號處理中，情況也是如此，只有指定進程號的線程，可以接收到訊號。在2.6核心中引入了線程組的概念，在2.6核心中，如果使用ps命令看，一個多線程的進程，只會顯示一個進程，在給線程組中的任何一個線程發送訊號的時候，整個線程組中的進程都能收到訊號。
在核心task_struct中相關欄位如下（位於include/linux/sched.h）：

代碼: 全選

937   struct task_struct  {
         ...
993      pid_t pid;
994      pid_t tgid;
         ...
1013     struct task_struct
*group_leader;   /* threadgroup leader */
         ...
1017     struct list_head
thread_group;
         ...
1198  };

pid，從字面上是process id，但其實是thread id。
tgid，從字面上，應該是thread group id，也就是真正的process id。
這一點，可以從系統調用getpid和gettid中看出來（位於kernel/timer.c）。

代碼: 全選

954   asmlinkage long sys_getpid(void)
955   {
956      return
current->tgid;
957   }
1100  asmlinkage long sys_gettid(void)
1101  {
1102     return
current->pid;
1103  }

group_leader欄位，指向線程組中的第一個線程，建立第一個線程的時候，group_leader指向自己，建立其後的線程時，指向第一個線程的task_struct結構；
thread_group，當前進程所有線程的隊列，對於group_leader，這是個隊列頭，對於其後的進程而言，通過這個欄位，掛入隊列中，可以通過此隊列，遍曆所有線程。
線程組中各個線程的關係，是在do_fork中設定的，具體的代碼在copy_process中（位於kernel/fork.c）：代碼: 全選

959   copy_process()
960   {
         ...
1112     p->tgid =
p->pid;
1113     if (clone_flags &
CLONE_THREAD)
1114      
 p->tgid = current->tgid;
         ...
1181     p->group_leader =
p;
1182   
 INIT_LIST_HEAD(&p->thread_group);
         ...
1234     if (clone_flags &
CLONE_THREAD) {
1235      
 p->group_leader = current->group_leader;
1236      
 list_add_tail_rcu(&p->thread_group,
&p->group_leader->thread_group);
      ...
1252     }

1254     if (likely(p->pid))
{
          
 ...
1259        if
(thread_group_leader(p)) {
          
    ...
1266         
 list_add_tail_rcu(&p->tasks, &init_task.tasks);
          
    ...
1268        }
          
 ...
1271     }
         ...
1320  }

1113-1114行說明在建立線程時，從父進程擷取tgid，表明他們在同一個線程組中；1181-1182則對group_leader和thread_group初始化，對於第一個線程，則group_leader就是它自己；1234-1236行，將新建立的線程的group_leader設定成為父進程得group_leader，無論父進程是不是線程組中的第一個線程，它的group_leader都是指向第一個線程的task_struct，同時通過thread_group欄位，掛入到第一個線程的thread_group隊列中；1266行表明只有線程組中的第一個線程，才會通過tasks欄位，掛入到init_task隊列中。
在引入線程組概念後，退出部分也引入了一個新的系統調用exit_group（位於kernel/exit.c）

1055  NORET_TYPE void
1056  do_group_exit(int exit_code)
1057  {
1058     BUG_ON(exit_code &
0x80); /* core dumps don't get here */
1059
1060     if
(current->signal->flags & SIGNAL_GROUP_EXIT)
1061        exit_code =
current->signal->group_exit_code;
1062     else if
(!thread_group_empty(current)) {
1063        struct
signal_struct *const sig = current->signal;
1064        struct
sighand_struct *const sighand = current->sighand;
1065      
 spin_lock_irq(&sighand->siglock);
1066        if
(sig->flags & SIGNAL_GROUP_EXIT)
1067         
 /* Another thread got here before we took the lock.  */
1068         
 exit_code = sig->group_exit_code;
1069        else {
1070         
 sig->group_exit_code = exit_code;
1071         
 zap_other_threads(current);
1072        }
1073      
 spin_unlock_irq(&sighand->siglock);
1074   }
1075
1076     do_exit(exit_code);
1077     /* NOTREACHED */
1078  }

在1060行中，current->signal其實是線程組中所有線程共用的，對於調用exit_group的那個線程，如果是一個多線程的進程，就會進入1062-1074這部分代碼，如果是單線程，則直接進入do_exit退出進程。這部分代碼的主要操作在zap_other_threads中（位於kernel/signal.c）

   void zap_other_threads(struct task_struct *p)
982   {
983      struct task_struct
*t;
984   
985    
 p->signal->flags = SIGNAL_GROUP_EXIT;
986    
 p->signal->group_stop_count = 0;
987
988      if
(thread_group_empty(p))
989         return;
990
991      for (t =
next_thread(p); t != p; t = next_thread(t)) {
992         /*
993          * Don't
bother with already dead threads
994          */
995         if
(t->exit_state)
996          
 continue;
997
998         /*
SIGKILL will be handled before any pending SIGSTOP */
999       
 sigaddset(&t->pending.signal, SIGKILL);
1000      
 signal_wake_up(t, 1);
1001     }
1002  }

next_thread定義在include/linux/sched.h中，如下

651  static inline struct task_struct *next_thread(const struct
task_struct *p)
1652  {
1653     return
list_entry(rcu_dereference(p->thread_group.next),
1654         
   struct task_struct, thread_group);
1655  }

其實就是通過task_struct中的thread_group隊列來遍曆線程組中的所有線程。
在其中，會在signal->flags中設定SIGNAL_GROUP_EXIT，同時，搜尋線程組中所有進程，在每個線程中掛上一個SIGKILL訊號，這樣，當那些線程調度到啟動並執行時候，就會處理SIGKILL訊號，對於SIGKILL訊號的處理，會調用do_group_exit，不過，當這次調用到do_group_exit的時候，將運行到1061行，然後就到了1076行的do_exit。這樣，當線程組中的每個線程都運行過一遍後，整個線程組就退出了。