linux进程线程与kernel_clone

参考文章：

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fork/vfork/clone/kthread/kernel_clone

kernel_clone 是底层的内核函数，用于实现进程和线程的创建操作。fork、vfork、clone 和 kthread 都是与之相关的高级函数或系统调用，通过调用 kernel_clone 来创建新的进程或线程，但在具体的参数设置和行为上略有差异

fork 函数原型：

#include 
pid_t fork(void);

vfork 函数原型：

#include 

pid_t vfork(void);

clone 函数原型：

#define _GNU_SOURCE
#include 

int clone(int (*fn)(void *), void *child_stack, int flags, void *arg, ...);

kthread_create 函数原型：

#include 

struct task_struct *kthread_create(int (*threadfn)(void *data),
                                   void *data,
                                   const char *namefmt,
                                   ...);

kernel_clone 函数原型：

struct kernel_clone_args {
	u64 flags;
	int __user *pidfd;
	int __user *child_tid;
	int __user *parent_tid;
	int exit_signal;
	unsigned long stack;
	unsigned long stack_size;
	unsigned long tls;
	pid_t *set_tid;
	/* Number of elements in *set_tid */
	size_t set_tid_size;
	int cgroup;
	struct cgroup *cgrp;
	struct css_set *cset;
};

pid_t kernel_clone(struct kernel_clone_args* args);

stack ： 只在创建线程时有意义， 用来指定线程的用户栈的地址

stack_size：只在创建线程时有意义， 用来指定线程的用户栈的大小

flags : clone 标志

• CLONE_VM: 共享进程地址空间
• CLONE_FS: 共享文件系统信息
• CLONE_FILES: 共享打开文件描述符表
• CLONE_NOFILES: 子进程不共享打开文件描述符表
• CLONE_SIGHAND: 共享信号处理程序
• CLONE_PID: 新进程与父进程拥有相同的进程 ID (PID)
• CLONE_PIDFD: 共享 pidfd 文件描述符表
• CLONE_PTRACE: 允许父进程对子进程进行跟踪
• CLONE_VFORK: 子进程处于 vfork 状态
• CLONE_VFORKDONE: 等待 vfork 子进程完成
• CLONE_PARENT: 子进程的父进程被设置为与调用 fork 的进程相同
• CLONE_THREAD: 创建一个线程而不是独立进程
• CLONE_SYSVSEM: 共享 System V 信号量
• CLONE_SETTLS: 设置新进程的 TLS (Thread Local Storage)
• CLONE_UNTRACED: 对子进程进行跟踪，但不报告其停止状态
• CLONE_RESTART: 如果父进程在等待期间被信号中断，则重新启动子进程
• CLONE_PARENT_SETTID: 将子进程设置为父进程中的字段 TID（用于获取新创建线程的线程 ID）
• CLONE_CHILD_CLEARTID: 在子进程退出时清除子进程中的字段 TID
• CLONE_CHILD_SETTID: 将子进程设置为子进程中的字段 TID（用于获取线程 ID）
• CLONE_CHILD_STOPPED: 在创建子进程后将其暂停
• CLONE_NEWNS: 创建一个新的挂载命名空间
• CLONE_NEWPIDFD: 创建一个新的 pidfd 命名空间
• CLONE_NEWUTS: 创建一个新的 UTS 命名空间
• CLONE_NEWIPC: 创建一个新的 IPC 命名空间
• CLONE_NEWUSER: 创建一个新的用户命名空间
• CLONE_NEWPID: 创建一个新的 PID 命名空间
• CLONE_NEWNET: 创建一个新的网络命名空间
• CLONE_IO: 新进程共享 I/O 上下文
• CLONE_NEWCGROUP: 创建一个新的 cgroup 命名空间
• CLONE_NEWTIME: 创建一个新的时间命名空间

进程和线程

Linux内核中没有定义真正意义上的线程，不论用户态还是内核态的进程/线程，都是由kernel_clone内核函数所创建的可调度的执行流。

内核进程

内核进程（kernel process）是在操作系统内核中运行的特殊进程。与普通用户进程不同，内核进程直接运行在内核态，具有更高的特权级别和访问权限。

内核进程在操作系统的运行中扮演着重要的角色，负责执行和管理内核级任务，包括但不限于以下功能：

内核进程运行在内核空间，拥有直接访问和操作内核数据结构和系统资源的能力。由于其特权级别较高，内核进程对系统的稳定性和安全性非常重要。
内核进程是由操作系统的内核自身创建的。在操作系统启动时，内核会初始化并创建一些必要的内核进程，这些进程负责执行核心的操作系统功能和服务。

具体地说，内核进程的创建通常发生在操作系统的启动阶段，它们可以包括但不限于以下几个常见的内核进程：

这些内核进程的创建一般是作为操作系统启动的一部分，由内核自身负责管理和维护。内核进程的数量和具体功能可能因不同的操作系统而有所不同。
内核进程是由操作系统的内核自身创建的。在操作系统启动时，内核会初始化并创建一些必要的内核进程，这些进程负责执行核心的操作系统功能和服务。

具体地说，内核进程的创建通常发生在操作系统的启动阶段，它们可以包括但不限于以下几个常见的内核进程：

内核线程

Linux内核线程是在操作系统内核中运行的一种特殊类型的线程。与用户空间的进程不同，内核线程没有独立的地址空间和用户权限，它们运行在内核模式下，并且可以直接访问操作系统的数据结构和核心功能。

kthreadd（内核线程管理器, PID=2）是Linux内核中的一个特殊进程，它是所有其他内核线程的创建者和管理者。kthreadd是在内核启动时由主线程启动的第一个内核线程。

kthreadd具有以下功能：

通过kthreadd的存在，可以有效管理内核线程的创建与销毁，并且能够避免频繁地创建和销毁内核线程所带来的性能开销。它在Linux内核中扮演着重要的角色，确保内核线程的有效运行和管理。

用户进程

在 Linux 系统中，用户进程是指由用户创建并运行的进程。用户进程是与用户交互、执行应用程序或服务的主要组成部分。

当用户登录到 Linux 系统时，系统为每个用户分配一个用户空间，用户可以在该空间中创建和运行自己的进程。这些进程通常是通过终端、图形界面或远程连接启动的。

用户进程可以是各种类型的应用程序，比如文本编辑器、图形界面程序、网络服务器、脚本等。它们执行各种任务，满足用户的需求，实现各种功能。

在 Linux 中，用户进程的 PID（进程号）通常大于 1，因为 1 号进程是 init 进程或其他类似的系统级进程。用户进程会与其他进程相互作用，共享系统资源，并由操作系统的调度器对其进行管理和调度。

用户线程

linux内核中未实现真正意义的线程，而是采用轻量进程作为用户态线程的载体。linux用户线程通常是Posix线程，采用pthread库以及libc中的NTPL（Native POSIX Thread Library），最终调用clone()系统调用函数创建。称之为轻量级进程（LWP, light weight process)。

clone_flags = (CLONE_VM | CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGNAL
        | CLONE_SETTLS | CLONE_PARENT_SETTID
        | CLONE_CHILD_CLEARTID | CLONE_SYSVSEM
        | 0)；

golang GMP 中的 M

M在linux下就是调用clone()系统调用创建的Posix线程。