有關Linux下線程的調度

由於Linux對線程實現的一些特殊性，所以會給我們理解線程及其相關的一些函數帶來疑惑，這裡做個解答：

1、關於sleep

很多書籍上都說sleep這個系統調用會使整個進程sleep，而不單是sleep一個線程。這樣說沒錯，但我們要是在Linux下寫一個多線程 的程式，在一個線程中調用sleep，你會發現其他線程照樣運行，這是怎麼回事呢？這就是由於Linux下的線程，其實線程的註冊、銷毀等工作是在 pthread庫裡面，而在核心中，線程其實就是一個進程。Linux對線程的實現是通過__clone調用實現的，這個調用會new多個進程出來，只不 過的是， Linux會設定這些進程的共用記憶體空間、檔案描述符等屬性為相同，這樣就實現了線程的定義（共用一個進程的記憶體空間、線程切換不需要切換上下文環 境......）。所以，很多書籍上會說Linux的線程在核內是輕量級的進程，就是這個道理。因為和普通進程相比，Linux的線程在核內就是一些被設 置了很多屬性的進程，從而實現了線程。

所以，在Linux下，一個線程調用了sleep，反映到核內就是sleep了一個輕量級進程，自然其他的線程（核內的輕量級進程）不受影響，照 樣可以run了。簡言之，之所以sleep一個線程，其他線程仍然可以執行，這是因為在Linux下，線程和進程不是n對1的，而是1對1的。

2、有關線程的調度

有了1的描述，我們就清楚的知道了，其實Linux對線程的調度，策略和進程是基本一致的。所以，很多人問，為什麼一個線程中如果有一個迴圈的 話，其他線程都得不到執行，這就是因為Linux對線程的調度，策略和進程是一樣的，即，如果一個線程處於一個高密度的工作狀態的話，或者該線程的cpu slice沒用完的話，這個線程是不會被調度的。有關這個問題，還可以參看本論壇中“有關線程切換的一個問題”一帖。

其實說白了，明白了第一點的話，很多Linux線程的問題就迎刃而解了。

有關Linux下線程的實現方式，再附上一段“POSIX線程編程指南”（來自IBM Developworks）中的描述，這段描述很專業，很到位：

我們知道，Linux的線程實現是在核外進行的，核內提供的是建立進程的介面do_fork()。核心提供了兩個系統調用__clone()和 fork ()，最終都用不同的參數調用do_fork()核內API。當然，要想實現線程，沒有核心對多進程（其實是輕量級進程）共用資料區段的支援是不行的，因 此，do_fork()提供了很多參數，包括CLONE_VM（共用記憶體空間）、CLONE_FS（共用檔案系統資訊）、CLONE_FILES（共用文 件描述符表）、CLONE_SIGHAND（共用訊號控制代碼表）和CLONE_PID（共用進程ID，僅對核內進程，即0號進程有效）。當使用fork系統 調用時，核心調用do_fork()不使用任何共用屬性，進程擁有獨立的運行環境，而使用pthread_create()來建立線程時,則最終設定了所 有這些屬性來調用__clone()，而這些參數又全部傳給核內的do_fork()，從而建立的"進程"擁有共用的運行環境，只有棧是獨立的，由 __clone()傳入。

Linux線程在核內是以輕量級進程的形式存在的，擁有獨立的進程表項，而所有的建立、同步、刪除等操作都在核外 pthread庫中進行。pthread庫使用一個管理線程（__pthread_manager()，每個進程獨立且唯一）來管理線程的建立和終止，為 線程分配線程ID，發送線程相關的訊號（比如Cancel），而主線程（pthread_create()）的調用者則通過管道將請求資訊傳給管理線程。