【Linux 内核】进程管理 ( 内核线程概念 | 内核线程、普通进程、用户线程 | 内核线程与普通进程区别 | 内核线程主要用途 | 内核线程创建函数 kernel_thread 源码 )

韩曙亮

发布于 2023-03-30 13:49:01

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文章被收录于专栏：韩曙亮的移动开发专栏

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一、内核线程概念

直接由 Linux 内核启动的线程 , 被称为 " 内核线程 " ;

" 内核线程 " 是一种特殊进程 , 独立运行在 " 内核空间 " , 其将 " 内核函数 " 委托给独立进程 , 该 " 独立进程 " 与其它进程 ( 包括普通进程 , 内核自身 , 用户级线程 ) 并行执行 ;

" 内核线程 " 也称为 " 守护进程 " ;

二、内核线程、普通进程、用户线程

普通的进程 , 包含内核虚拟地址空间和用户虚拟地址空间 , 其中内核虚拟地址空间所有进程共享 , 用户虚拟地址空间由进程独立拥有 ; 除了普通进程外 , 进程还有

种特殊形式 :

内核级线程 : 只有内核虚拟地址空间 , 没有用户虚拟地址空间的进程 , 称为内核线程 ;
用户级线程 : 共享用户虚拟地址空间的进程 , 称为用户线程 ;

三、内核线程、普通进程区别

" 内核线程 " 与 " 普通进程 " 区别是 , 内核进程没有 " 独立的进程地址空间 " ;

在 task_struct 进程描述符结构体中的 , mm 指针指向的空间就是 " 独立的进程地址空间 " ;

在 Linux 内核中 , " 进程控制块 " 是通过 task_struct 结构体进行描述的 ; Linux 内核中 , 所有进程管理相关算法逻辑 , 都是基于 task_struct 结构体的 ; task_struct " 进程描述符 " 结构体在 linux-5.6.18\include\linux\sched.h 头文件中第

629

1300

行定义 ;

mm 字段是一个指针 , 指针指向 mm_struct 结构体 , 这是 " 内存描述符 " , 与 tsak_struct 进程描述符性质相似 ;

对于进程来说 , active_mm 字段与 mm 字段指向同一个 " 内存描述符 " ;

但对于 " 内核线程 " 来说 , mm 字段指向空指针 , active_mm 字段指向从进程借用的 " 内存描述符 " ;

	struct mm_struct		*mm;
	struct mm_struct		*active_mm;

源码地址 : linux-5.6.18\include\linux\sched.h

四、内核线程主要用途

内核线程主要用途 :

内存同步 : 周期性执行如下同步操作 , 同步 " 修改的内存页 " 与 " 页来源块设备 " , 如 : mmap 文件映射 ;

写交换区 : 假如同步 " 修改的内存页 " 与 " 页来源块设备 " 时 , 内存页使用率很低 , 则将同步内容写入 " 交换区 " ;

延时管理 : 管理 " 延时动作 " , Deferred Action ;

系统日志 : 管理控制文件系统事务日志生成 ;

五、内核线程创建函数 kernel_thread 源码

在 linux-5.6.18\kernel\fork.c 源码中的

pid_t kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags)

方法 , 就是创建内核线程的函数 , 该函数中最终也是调用了 _do_fork() 函数 , 与 fork() , vfork() , clone() 等系统调用函数创建进程的方式类似 ;

/*
 * Create a kernel thread.
 */
pid_t kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags)
{
	struct kernel_clone_args args = {
		.flags		= ((lower_32_bits(flags) | CLONE_VM |
				    CLONE_UNTRACED) & ~CSIGNAL),
		.exit_signal	= (lower_32_bits(flags) & CSIGNAL),
		.stack		= (unsigned long)fn,
		.stack_size	= (unsigned long)arg,
	};

	return _do_fork(&args);
}