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 )

Posted 2022-03-31 韩曙亮

文章目录

• 一、内核线程概念
• 二、内核线程、普通进程、用户线程
• 三、内核线程、普通进程区别
• 四、内核线程主要用途
• 五、内核线程创建函数 kernel_thread 源码

一、内核线程概念

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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

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在 【Linux 内核】进程管理 ( 进程特殊形式 | 内核线程 | 用户线程 | C 标准库与 Linux 内核中进程相关概念 | Linux 查看进程命令及输出字段解析 ) 一、进程特殊形式 ( 内核线程 | 用户线程 ) 博客章节 , 有介绍内核线程 ,

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 $2$ 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

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" 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

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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

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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);