線程（LWP，light weight process）是輕量級的進程，本質仍是進程（在類unix環境下）。進程有獨立地址空間，擁有PCB；線程也有PCB，但沒有獨立的地址空間（共享）。在Linux下，線程是最小的執行單位；進程是最小分配資源單位，可看成是只有一個線程的進程。

（1）Linux內核線程實現原理

類Unix系統中，早期是沒有“線程”概念的，80年代才引入，借助進程機制實現出了線程的概念。因此在這類系統中，進程和線程關系密切。類unix操作系統和Windows操作系統的線程實現原理不一樣，類unix操作系統的線程是依賴于進程實現的。

輕量級進程(light-weight process)，也有PCB，創建線程使用的底層函數和進程一樣，都是clone，即fork和pthread_creat調用的底層函數都是clone。剛fork之后，子進程與父進程的大多數內容都是相同的，遵從讀時共享，寫時復制的原則，即子進程有開辟屬于自己空間的能力，擁有自己獨立的進程地址空間；而進程在pthread_creat后，產生的線程卻無法從該地址空間中獨立出去，它們（同一個進程中的所有線程）共享這一個地址空間，當然它們所屬于自己的PCB，PCB是相互獨立的。同一個進程的所有線程的PCB都保存有相同的頁表，因此線程共享虛擬地址空間。

從內核里看進程和線程是一樣的，都有各自不同的PCB，但是PCB中指向內存資源的三級頁表是相同的，因此同一個進程中的多個線程在對同一個虛擬地址（線性地址）經過MMU變換為的物理地址都是同樣的，則它們共享同一個虛擬地址空間。但是，每個線程又必須有屬于自己的任務（指令集合，這些是各自獨立的），這些都保存在寄存器和棧中，它們又保存在各自的PCB中。所有的函數占據的地址空間都為棧空間（向下增長），整個棧空間都是由一個個棧幀組成。每一個函數有屬于自己的棧幀空間，棧幀空間里面存儲了函數的局部變量、函數的形參和臨時值。如進程中的某一個線程有屬于自己執行的函數：

int main ( )????????????

{

?? myprint( );

?? return 0;

}

void myprint( )

{

?? func( );

}

則main函數、myprint函數和func函數都位于棧空間（stack），每個函數都占據一個棧幀，如下：

三個棧幀空間連續分配，每個棧幀空間由ebp（頭）和esp（尾）共同決定，它們各自存儲在一個寄存器中，當main函數調用myprint函數時，此時兩個寄存器的值變為第二個棧幀的頭和尾，但是需要該函數調用完需要返回到main函數中，因此還需要把main函數的棧幀空間的頭尾保存起來，這個就是臨時值，保存在main函數的棧幀空間中。myprint函數調用func函數時同理，myprint棧幀空間的頭尾作為臨時值保存到myprint棧幀空間中。綜上線程可以看做是寄存器和棧的集合。

在內核空間也有一個棧空間，稱為內核棧，用于保存寄存器的值。如進程或者線程在切換時，需要保存寄存器的值，而這些值都保存在內核的棧空間中，因此每個線程也都有自己獨立的內核棧空間。局部變量都存儲于棧空間中（用戶棧空間），而全局變量存儲在寄存器中，切換時保存到了內核棧空間中。

進程可以蛻變成線程。一個進程創建一個線程時，自己本身也蛻變成為了一個線程。

在linux下，線程最是小的執行單位；進程是最小的分配資源單位。

三級映射：進程PCB→頁目錄（可看成數組，首地址位于PCB中）→頁表→物理頁面 →內存單元。

實際上，無論是創建進程的fork，還是創建線程的pthread_create，底層實現都是調用同一個內核函數clone。如果復制對方的地址空間，那么就產出一個“進程”；如果共享對方的地址空間，就產生一個“線程”。因此Linux內核是不區分進程和線程的。只在用戶層面上進行區分。所以，線程所有操作函數 pthread_* 是庫函數，而非系統調用。

（2）線程號與線程ID

查看某一個進程對應的所有線程的線程號（LWP號）：ps –Lf pid；如下圖所示。線程號是Linux內核劃分給線程CPU時間輪片的依據。UID為線程所屬用戶ID；PID為線程對應的進程ID，PPID進程的父進程ID，LWP為線程號，NLWP為該進程中線程的數目（下面3291號進程的線程數為3）。注意區分線程號與線程ID，兩者不是一個概念。Linux內核就是根據線程號來劃分CPU時間輪片的，而線程的ID用于區分線程。

線程ID是進程內部識別標志（兩個進程間，線程ID允許相同，但是線程號必須不同，因為線程號是CPU時間片劃分依據）；另外，線程ID明顯比線程號和進程ID大得多（可通過ps –Lf pid查看），而線程號和進程ID數量級一樣，且線程號和進程ID都不能相同，線程ID在不同進程中可以相同。

[root@localhost 01_pthread_test]# ps -Lf 3291

UID?? ?PID? ??PPID ?LWP? ?C ?NLWP ?STIME ??TTY???? STAT?? TIME CMD

gdm??? 3291?? 3283?? 3291? ??0? ?3 14:18 ??? ?Sl?? ?0:00 /usr/libexec/ibus-dconf

gdm?? ?3291?? 3283?? 3297? ??0?? 3 14:18 ??? ?Sl??? 0:00 /usr/libexec/ibus-dconf

gdm?? ?3291?? 3283?? 3298? ??0 ??3 14:18 ???? Sl??? 0:00 /usr/libexec/ibus-dconf

（3）線程共享資源

1.文件描述符表（共享打開的文件）；

2.每種信號的處理方式；

3.當前工作目錄；

4.用戶ID和組ID；

5.內存地址空間 (.text/.data/.bss/heap（堆）/共享庫)，即用戶空間中除了棧空間stack部分；

6.共享頁表。

（4）線程非共享資源

1.線程id；

2.處理器現場（寄存器）和棧指針（指向內核棧）；

3.獨立的棧空間（用戶空間棧），即函數運行所需要的空間；

4.errno變量（全局變量），注意雖然位于.data段，但是非共享；

5.信號屏蔽字；

6.調度優先級。

（5）線程優缺點

優點：提高程序并發性；開銷小；數據通信、共享數據方便。

缺點：庫函數，不穩定；調試、編寫困難、gdb不支持；對信號支持不好。

優點相對突出，缺點均不是硬傷。Linux下由于實現方法導致進程、線程差別不是很大。