Потоки и их отличие от процессов

Что такое поток

Поток (thread) — независимая последовательность выполнения внутри процесса. У процесса может быть много потоков; все они работают в одном адресном пространстве.

POSIX Threads

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>

int counter = 0;                     /* общая для всех потоков */

void *worker(void *arg)
{
    int id = *(int *)arg;
    printf("поток %d\n", id);
    return NULL;
}

int main(void)
{
    pthread_t t[4];
    int ids[4];
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        ids[i] = i;
        pthread_create(&t[i], NULL, worker, &ids[i]);
    }
    for (int i = 0; i < 4; i++)
        pthread_join(t[i], NULL);    /* аналог wait для потоков */
    return 0;
}

gcc prog.c -o prog -pthread

Завершение: возврат из функции потока или pthread_exit. Если main вернётся (то есть вызовет exit), завершатся все потоки процесса.

Потоки в Linux: clone

В ядре Linux нет отдельной сущности «поток»: и процессы, и потоки — это task_struct, создаваемые системным вызовом clone. Разница — в флагах, говорящих, что разделить с родителем, а что скопировать:

/* примерно так вызывает clone библиотека pthread */
clone(start, stack, CLONE_VM | CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGHAND |
                    CLONE_THREAD | CLONE_SYSVSEM | CLONE_SETTLS | ..., arg);

/* а так — fork */
clone(..., SIGCHLD, ...);   /* ничего не разделять, при завершении послать SIGCHLD */

getpid() возвращает TGID — общий для всех потоков, gettid() — идентификатор конкретного потока. В /proc/<pid>/task/ — по каталогу на поток.

Создание потока vs создание процесса

Это вопрос 3(б) экзамена:

Потоки и сигналы

• Обработчики сигналов общие для процесса.
• Маска блокировки — своя у каждого потока (pthread_sigmask).
• Сигнал, посланный процессу (kill), доставляется любому потоку, который его не блокирует.
• Сигнал от аппаратного исключения (SIGSEGV, SIGFPE) доставляется тому потоку, который его вызвал.
• Действие «завершить» или «остановить» применяется ко всему процессу.

Итог

• Поток — единица планирования внутри процесса; потоки делят адресное пространство, дескрипторы, обработчики сигналов.
• Своё у потока: стек, регистры, маска сигналов, TID, errno.
• В Linux и процессы, и потоки создаются clone; разница — флаги разделения.
• Создание потока дешевле: не копируются таблицы страниц и таблица файлов, не меняется PID.