Linux 内核线程启动指南 (linux 启动内核线程)

Linux 内核线程是 Linux 操作系统的重要组成部分，它们负责执行一些内核级别的任务，例如管理系统的进程、调度任务、处理中断等。Linux 内核线程的启动是运行系统的关键步骤之一，本文将为读者介绍 Linux 内核线程启动的基本知识和步骤。

一、内核线程简介

Linux 内核线程是一种在操作系统内核中运行的进程，它们不属于用户空间进程，也没有用户空间环境。与用户进程不同，内核线程在调度和执行上更加高效，能够快速响应系统的变化和需求。内核线程的访问权限和系统资源分配权重也略有不同，常常用来执行内核级别的任务。

内核线程的启动一般不需要用户干预，系统内核会在启动时自动创建并初始化一些内核线程。同时，用户可以通过编写内核模块来创建新的内核线程，以扩展系统的功能和性能。

二、内核线程的创建

内核线程的创建一般是通过特定的函数调用来实现的。Linux 内核提供的内核线程创建函数是 kthread_create()，其原型如下：

struct task_struct* kthread_create(int (*threadfn)(void *data),

void *data,

const char namefmt[],

…);

kthread_create()函数有4个参数，分别是指向线程函数的指针 threadfn，传递给线程函数的数据指针 data，线程的名称格式字符串 namefmt 和可变参数 ellipsis。其中，threadfn 是线程函数的指针，其返回值必须是 int 类型；data 是传递给线程函数的数据指针，可以是任何类型的指针；namefmt 是格式化字符串，可以指定线程的名称，例如 “mythread-%d”。可变参数 ellipsis 用于接受一些格式化字符串的占位符，例如 %d、%s 等等。

在 kthread_create() 函数内部，会调用 do_fork() 函数创建新的内核线程。do_fork() 函数是 Linux 内核的进程复制函数，它可以将当前进程或进程组复制出新进程或新进程组。do_fork() 函数返回的是新创建进程的 task_struct 指针，这个指针可以被 kthread_create() 函数返回，用于外部访问和管理内核线程。

三、内核线程的运行和销毁

内核线程创建完成后，就可以通过调用 wake_up_process() 函数启动它。wake_up_process() 函数是 Linux 内核中用于启动进程的函数，它将一个进程设置为“可运行”状态，使之进入进程调度队列，等待调度器分配执行时间片。wake_up_process() 函数的原型如下：

void wake_up_process(struct task_struct *tsk);

其中，tsk 是被启动的进程的 task_struct 指针。调用 wake_up_process() 函数后，内核线程会开始执行自己的线程函数 threadfn，直到线程函数执行完毕或被其他进程强制终止为止。

当内核线程的任务执行完毕后，可以通过调用 kthread_stop() 函数来停止它。kthread_stop() 函数原型如下：

int kthread_stop(struct task_struct *tsk);

其中，tsk 是要终止的内核线程的 task_struct 指针。调用 kthread_stop() 函数会发送一个停止信号给指定的内核线程，让它自行退出。如果内核线程正在运行一个无限循环等死的死循环，那么这个线程就不能自己退出，kthread_stop() 函数就不起作用了。这时候可以考虑使用另外一种方法终止这个线程。

四、内核线程的终止

除了调用 kthread_stop() 函数外，还可以使用内核信号来终止内核线程。Linux 内核提供了一些特殊的信号，例如 SIGTERM、SIGKILL、SIGINT、SIGQUIT 等等。这些信号可以被进程或内核线程捕获，并进行相应的处理。

当一个内核线程捕获到 SIGTERM 信号时，它会首先执行用户指定的信号处理函数（如果存在的话），然后退出线程函数，释放资源。如果线程捕获到 SIGKILL 信号，则会直接强制退出，不会执行信号处理函数。

为了捕获特定的信号并进行处理，用户可以使用 sigaction() 函数注册信号处理函数。sigaction() 函数的原型如下：

int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);

其中，signum 表示要注册的信号编号，act 是指向新的信号处理函数的指针，oldact 是指向旧的信号处理函数的指针。

五、

本文介绍了 Linux 内核线程启动的基本知识和步骤。内核线程是 Linux 内核的重要组成部分，能够执行一些内核级别的任务，提高系统的性能和可靠性。内核线程的创建、运行和销毁都需要用户掌握一定的技巧和方法，以确保线程能够按照用户的预期进行工作。对于需要扩展 Linux 内核功能和性能的用户来说，了解和掌握 Linux 内核线程的启动方法是非常必要和有益的。

相关问题拓展阅读：

• Linux内核中的Linux进程是如何创建的?

Linux内核中的Linux进程是如何创建的?

前三个和最后一个是两个类型。前三个主要是Linux用来创建新的进程（线程）而设计的，exec()系列函数则是用来用指定的程序替换当前进程的所有内容。所以exec()系列函数经常在前三个函数使用之后调用，来创建一个全新的程序运行环境。Linux用init进程启动其他进程的过程一般都是这样的。

下面说fork、vfork和clone三个函数。这三个函数分别调用了sys_fork、sys_vfork、sys_clone，最终都调用了do_fork函数，差别在于参数的传递和一些基本的准备工作不同。可见这三者最终达到的最本质的目的都是创建一个新的进程。在这里需要明确一下，Linux内核中没有独立的“线程”结构，Linux的线程就是轻量级进程，换言之基本控制结构和Linux的进程是一样的（都是通过struct task_struct管理）。

fork是最简单的调用，不需要任何参数，仅仅是在创建一个子进程并为其创建一个独立于父进程的空间。fork使用COW（写时拷贝）机制，并且COW了父进程的栈空间。

vfork是一个过时的应用，vfork也是创建一个子进程，但是子进程共享父进程的空间。在vfork创建子进程之后，父进程阻塞，直到子进程执行了exec()或者exit()。vfork最初是因为fork没有实现燃滑COW机制，而很多情况下fork之后会紧接着exec，而exec的执皮陆腊行相当于之前fork复制的空间全部变成了无用功，所以设计了vfork。而现在fork使用了COW机制，唯一的代价仅仅是复制父进程页表的代价，所以vfork不应该出现在新的代码之中。在Linux的manpage中队vfork有这样一段话：It is rather unfortunate that Linux revived this specter from the past. The BSD man page states: “This system call will be eliminated when proper system sharing mechanis are implemented. Users should not depend on the memory sharing semantics of vfork() as it will, in that case, be made synonymous to fork(2).”

clone是Linux为创建线程设计的（虽然也可以用clone创建进程）。所以可以说clone是fork的升级版本，不仅可以创建进程或者线程，还可以指定创建新的命名空间（namespace）、有选择的继承父进程的内存、甚至可以将创建出来的进程变成父进程的兄弟进程等等。clone和fork的调用方式也很不悉粗相同，clone调用需要传入一个函数，该函数在子进程中执行。此外，clone和fork更大不同在于clone不再复制父进程的栈空间，而是自己创建一个新的。

关于Linux命令的介绍，看看《linux就该这么学》，具体关于这一章地址3w(dot)linuxprobe/chapter-02(dot)html

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