深入理解 Linux的进程，线程，PID，LWP，TID，TGID-演道网

Linux的进程和线程

Linux的进程和线程有很多异同点，可以Google下。但只要能清楚地理解一下几点，则足够理解Linux中各种ID的含义。

• 进程是资源分配的基本单位，线程是调度的基本单位
• 进程是资源的集合，这些资源包括内存地址空间，文件描述符等等，一个进程中的多个线程共享这些资源。
• CPU对任务进行调度时，可调度的基本单位 (dispatchable entity)是线程。如果一个进程中没有其他线程，可以理解成这个进程中只有一个主线程，这个主进程独享进程中的所有资源。
• 进程的个体间是完全独立的，而线程间是彼此依存，并且共享资源。多进程环境中，任何一个进程的终止，不会影响到其他非子进程。而多线程环境中，父线程终止，全部子线程被迫终止(没有了资源)。

上述第一点说明是最基础的，也是最重要的。

初步理解各种ID。基本上按照重要程度从高到低，在分割线下方的IDs不太重要。

• pid: 进程ID。
• lwp: 线程ID。在用户态的命令(比如ps)中常用的显示方式。
• tid: 线程ID，等于lwp。tid在系统提供的接口函数中更常用，比如syscall(SYS_gettid)和syscall(__NR_gettid)。
• tgid: 线程组ID，也就是线程组leader的进程ID，等于pid。
• ——分割线——
• pgid: 进程组ID，也就是进程组leader的进程ID。
• pthread id: pthread库提供的ID，生效范围不在系统级别，可以忽略。
• sid: session ID for the session leader。
• tpgid: tty process group ID for the process group leader。

 从上面的列表看出，各种ID最后都归结到pid和lwp(tid)上。所以理解各种ID，最终归结为理解pid和lwp(tid)的联系和区别。

下面的图是一张描述父子进程，线程之间关系的图。

上图很好地描述了用户视角(user view)和内核视角(kernel view)看到线程的差别：

• 从用户视角出发，在pid 42中产生的tid 44线程，属于tgid(线程组leader的进程ID) 42。甚至用ps和top的默认参数，你都无法看到tid 44线程。
• 从内核视角出发，tid 42和tid 44是独立的调度单元，可以把他们视为”pid 42″和”pid 44″。

需要指出的是，有时候在Linux中进程和线程的区分也是不是十分严格的。即使线程和进程混用，pid和tid混用，根据上下文，还是可以清楚地区分对方想要表达的意思。上图中，从内核视角出发看到了pid 44，是从调度单元的角度出发，但是在top或ps命令中，你是绝对找不到一个pid为44的进程的，只能看到一个lwp(tid)为44的线程。

理解pid和lwp(tid)的示例程序

下面利用一个示例程序来进一步理解pid和lwp(tid)，以及利用格式化的ps命令打印出各种ID。下面的程序在main函数中创建了2个子线程，加上main函数这个主线程，一共有3个线程。在3个线程中分别打印pthread id, pid和lwp(tid)，来验证pid和lwp(tid)的关系。

#include
#include
#include
#include

#define gettidv1() syscall(__NR_gettid) // new form
#define gettidv2() syscall(SYS_gettid)  // traditional form

void *ThreadFunc1()
{
        printf(“the pthread_1 id is %ld\n”, pthread_self());
        printf(“the thread_1’s Pid is %d\n”, getpid());
        printf(“The LWPID/tid of thread_1 is: %ld\n”, (long int)gettidv1());
        pause();

        return 0;
}

void *ThreadFunc2()
{
        printf(“the pthread_2 id is %ld\n”, pthread_self());
        printf(“the thread_2’s Pid is %d\n”, getpid());
        printf(“The LWPID/tid of thread_2 is: %ld\n”, (long int)gettidv1());
        pause();

        return 0;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
        pid_t tid;
        pthread_t pthread_id;

        printf(“the master thread’s pthread id is %ld\n”, pthread_self());
        printf(“the master thread’s Pid is %d\n”, getpid());
        printf(“The LWPID of master thread is: %ld\n”, (long int)gettidv1());

        // 创建2个线程
        pthread_create(&pthread_id, NULL, ThreadFunc2, NULL);
        pthread_create(&pthread_id, NULL, ThreadFunc1, NULL);
        pause();

        return 0;
}

注意编译的时候要利用-l指定library参数。

# gcc threadTest.c -o threadTest -l pthread

执行程序，结果如下：

# ./threadTest
the master thread's pthread id is 140154481125184
the master thread's Pid is 20992
The LWPID of master thread is: 20992
the pthread_1 id is 140154464352000
the thread_1's Pid is 20992
The LWPID/tid of thread_1 is: 20994
the pthread_2 id is 140154472744704
the thread_2's Pid is 20992
The LWPID/tid of thread_2 is: 20993

上述结果说明pthread id是pthread库提供的ID，在系统级别没有意义。pid都是线程组leader的进程ID，即20992。而lwp(tid)则是线程ID，分别是20993和20994。

同时利用ps来查看结果，注意ps默认只打印进程级别信息，需要用-L选项来查看线程基本信息。

# ps -eo pid,tid,lwp,tgid,pgrp,sid,tpgid,args -L | awk '{if(NR==1) print $0; if($8~/threadTest/) print $0}'
  PID   TID   LWP  TGID  PGRP   SID TPGID COMMAND
20992 20992 20992 20992 20992 30481 20992 ./threadTest
20992 20993 20993 20992 20992 30481 20992 ./threadTest
20992 20994 20994 20992 20992 30481 20992 ./threadTest

从上述结果中可以看到：

• PID=TGID: 20992
• TID=LWP: 20993 or 20994
• 至于SID，30481是bash shell的进程ID。

Linux用户态命令查看线程

top

默认top显示的是task数量，即进程。

可以利用敲”H”，来切换成线程。如下，可以看到实际上有96个线程。也可以直接利用top -H命令来直接打印线程情况。

ps

ps的-L选项可以看到线程，通常能打印出LWP和NLWP相关信息。如下命令即可查看线程信息：

ps -eLf

pidstat

pidstat -t [-p pid号] 可以打印出线程之间的关系。

htop

要在htop中启用线程查看，开启htop，然后按来进入htop的设置菜单。选择“设置”栏下面的“显示选项”，然后开启“树状视图”和“显示自定义线程名”选项。按退出设置。
注：MAC的F2按fn+F2。

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