linux線程是如何進行切換的？

01-16

問題來源於：有關Linux下線程的調度
文章第2點提到：為什麼一個線程中如果有一個循環的話，其他線程都得不到執行，這就是因為Linux對線程的調度，策略和進程是一樣的，即，如果一個線程處於一個高密度的工作狀態的話，或者該線程的cpu slice沒用完的話，這個線程是不會被調度的。有關這個問題，還可以參看本論壇中「有關線程切換的一個問題」一帖。
沒有找到「有關線程切換的一個問題」一帖，我想知道該怎麼樣讓其它線程也能得到執行？當然不要用sleep拉。
舉個栗子：
void *thread(void *arg)

{
int n= 0;
while (n&< 20)
{
n++;
printf("%u run
",(unsigned int)pthread_self());
}
}
void Test()

{
pthread_t tid[10];
int i = 0;
for (; i &< 10; i++)
{
pthread_create(tid[i], NULL, thread, NULL);
}
for(i = 0; i &< 10; i++)
{
pthread_join(tid[i], NULL);

}
}
執行Test()函數，列印出來的內容是一個線程run完後才run下一線程。更期望各位答主能以實際例子說明。

我看了一眼這個文章，說的非常模糊，有很多地方表述都有問題。線程調度本身可以寫好幾本書，我就只回答樓主的問題好了。

首先 Linux 下麵線程是用進程實現的，這個說法是正確的。在內核裡面，進程用 struct task_struct 表示，一個進程就是一個 task_struct，一個線程也是一個 task_struct，但是同一個進程中的線程的 task_struct 裡邊某些值相同，某些指針指向相同的位置。從內核的角度來看，線程就是進程。

進程調度簡單來說，就是讓有活乾的進程做事情。這裡有活干其實就是執行指令的意思。所以 while(1) { i ++;} 這是可執行的指令，所以應該分給時間片。sleep(10000); 這個指令會使進程掛起，指令不能繼續執行了，所以會被調度。read() 的話，不管是磁碟文件還是網路IO，如果暫時沒有數據，也會掛起，跟 sleep 的情況類似，也會被調度。事實上，有 read 和 sleep 的線程得到了很多次執行的機會，但他們的指令導致了他們不能繼續，所以機會都被別人拿走了。

樓主的問題是，如果一個進程（線程）中有一個循環的話，其他進程（線程）都得不到執行。這句話的意思是，這個線程中的代碼是 while(1) {i ++;} 而其他線程中的代碼中遇到了 sleep 或者 read 了。難道事情不正應該是這樣子的嗎？真相不是他們得不到執行，而是他們得到了執行機會而無法執行。

以上的說法都是基於所有進程使用同樣的優先順序，在 Linux 下叫做 nice 值，的情形。如果你說，我這個進程就是要調用很多 read 和 sleep，但我還想看起來比另一個調用 while(1) {i ++;} 的進程執行的快，或者佔用 CPU 多。也可以，就是調整優先順序，調整 nice 值。Linux 是一個搶佔式系統，優先順序高的進程儘管有很多 read 和 sleep，也可以不斷搶佔優先順序低進程的執行。而低優先順序的進程不能搶佔高優先順序。

首先，其他線程是可以被調度的。

不信的話，你可以把 thread 函數裡面的n加到一個更大的值，比如2000。你就可以看到這些線程被交替調用了。

然後，以下這句話完全就是錯的。

如果一個線程處於一個高密度的工作狀態的話，或者該線程的cpu slice沒用完的話，這個線程是不會被調度的。

另外，其他幾個答案基本上沒有回答你的問題。

很簡單啊，列印之前做個乘法，你會發現其他線程會被調度。

你之所以看到一個線程執行完了再執行另外一個線程，

完全是因為一個時間片完全可以措措有餘的執行完你的線程。

大部分回答都在強行裝B?

Linux具體實現不怎麼清楚，但是比較基礎的實現方式應該是這樣的：

線程的切換由調度器來完成，而完成線程調度的方式非常簡單，只需要一個函數thread_switch()

void switch(thread_t *next_thread) {

CurrentThread-&>SP = SP;
CurrentThread = next_thread;
SP = CurrentThread-&>SP;
return;
}

當然這只是最簡單的版本，沒有考慮萬一這個函數執行過程中出現了interrupt等情況,不過卻可以很好的說明問題。

首先我們將現在的關於這個進程的信息存在當先thread 的棧中(包括很多寄存器的值，比如ESP，EBP，EIP等等)，然後將下一個要調用的thread作為當前要執行的thread並且將這個thread的context從內存拷貝到寄存器中(比如EIP，EBP，ESP等等，當然EIP應該指向的是這個函數的return)。

這個函數的神奇之處是調用這個函數是一個thread，而當這個函數結束時變成了另外一個thread。

而這裡面的next_thread從哪裡來呢？從一個runnable queue里來的，這個queue是存儲一些等待CPU資源的線程，這些線程完成了自己的工作(i.e. 將磁碟的內容寫入內存)，正在等候CPU。當然thread執行的順序可能不是FIFO，這個具體系統可能有具體的實現方式了。

希望能有點幫助。

貼下我以前的寫的一篇文章中的片段：

關於上下文切換我僅僅參考linux內核的實現從技術角度來解釋：

在linux中一個叫做task_struct結構體代表一個線程，linux調度器會對一個結構體：sched_entity結構體感興趣並對其進行調度，而它正好嵌入到task_struct中。因此對可以看出linux調度是線程級的。那具體怎麼調度呢？

Linux用紅黑樹存所有可運行的進程（注意是可運行），使用等待隊列wait_queue記錄休眠（被阻塞）線程。用一個例子來介紹調度和上下文切換的細節，例如網卡產生一個中斷通知有網路數據，執行中的線程阻塞（從執行狀態剝離並放入等待隊列），然後再到紅黑樹裡面選一個來執行。這個過程的詳細過程是：虛擬內存映射和處理器狀態均要切換到新線程，前一個線程寄存器、棧信息還有其他狀態信息被保存。而新線程的棧信息和寄存器信息被恢復，剛好是反操作。我們把上述過程叫做上下文切換。等到網路數據讀取就緒，在等待隊列中的線程又被喚醒，接著放入紅黑樹中，成為可執行態，等待被執行。

更詳細的可以參考《Linux內核設計與實現》

從Linux內核角度上來說，「線程」是作為進程來實現的，「線程」的調度方式和進程一樣