文章目录
- 线程标准
- POSIX标准
- POSIX线程（Pthreads）
- 线程属性（POSIX.1标准）
- Linux下线程实现演变
- LinuxThreads
- NPTL (Native POSIX Threads Library)
- 确定线程实现的方式
- Pthreads函数特点
- 关于返回值
- 关于EINTR错误
线程标准
POSIX标准
- 一套接口规范，定义了操作系统（尤其是类Unix系统）应该提供哪些功能、以及如何调用这些功能
- 核心目的：可移植性。在遵循POSIX的不同系统（如Linux, BSD, macOS, VxWorks, QNX等）上都能编译运行，无需大量修改
- 嵌入式Linux中的意义：系统调用（如read, write, fork）、文件操作、进程线程API，其行为规范大都源于POSIX
POSIX线程（Pthreads）
- POSIX标准中定义的线程编程接口Pthreads，是一组C语言函数（以pthread_开头）、数据类型（如pthread_t）和常量
- 核心思想：在单个进程内，创建多个并发执行流，它们共享进程的大部分资源，但各自拥有独立的执行上下文（如栈、寄存器）
线程属性（POSIX.1标准）
| 类别 | 具体属性/资源 | 说明 | 嵌入式开发中的意义 |
|---|---|---|---|
| 共享属性(进程级) | 全局内存 （数据段、堆段） | 线程间通信最直接的渠道。全局变量、malloc分配的内存所有线程可见 | 需要同步机制（互斥锁）保护，否则会导致数据竞争 |
| 文件描述符 | 一个线程打开的文件，其他线程可直接读写 | 需注意文件偏移量的共享，以及close的时机 | |
| 信号处置方式 | 信号处理函数（signal/ sigaction设置）被所有线程继承 | 多线程下信号处理复杂，通常建议用专门的信号处理线程 | |
| 进程ID(PID)、用户ID等 | 整个进程只有一个身份 | 权限管理以进程为单位 | |
| 独有属性(线程级) | 线程ID | pthread_t类型，系统内唯一标识一个线程。 | 用于pthread_join,pthread_cancel等操作。 |
| 独立的栈 | 用于存放自动变量（局部变量）、函数调用链 | 栈大小有限（默认几MB），嵌入式开发需注意深度递归可能导致的栈溢出 | |
errno变量 | 每个线程有自己的errno，避免一个线程的错误影响另一个 | 这是Pthreads对传统errno的重要改进 | |
| 调度策略与优先级 | 每个线程可独立设置 | 嵌入式实时系统中至关重要，用于控制关键线程的响应性 |
Linux下线程实现演变
LinuxThreads
- 是原始的 Pthreads 实现，从 glibc 2.4 开始，不再支持此实现
- LinuxThreads 线程被实现为共享比平常更多的信息的进程
- 偏离 POSIX.1 规范的实现：
- LinuxThreads 线程（包括管理器线程）使用 ps（） 显示为单独的进程
- 对 getpid（） 的调用在每个线程中返回不同的值
- 在主线程以外的线程中调用 getppid（） 会返回管理器线程的进程 ID
- 当一个线程使用 fork() 创建新的子进程时, 只允许创建子线程的线程在其上wait()
- 进程与调用 execve（） 的线程具有相同的 PID
- 线程不共享用户 ID 和组 ID
- 线程不共享公共会话 ID 和进程组 ID
- …
NPTL (Native POSIX Threads Library)
- 现代 Pthreads 实现
- 与 LinuxThreads 相比，NPTL 更符合 POSIX.1 规范的要求，并且在创建大量线程时具有更好的性能
- NPTL 从 glibc 2.3.2 开始提供，并且需要 Linux 2.6 内核中存在的功能
- 使用 NPTL 时，进程中的所有线程都放置在同一个线程组中
- 线程组的所有成员共享同一个 PID
- …
任何主流嵌入式Linux发行版（如Buildroot, Yocto, OpenWrt等构建的），默认都是NPTL
可以认为线程就是POSIX标准的实现
确定线程实现的方式
- 可以使用getconf命令
getconf GNU_LIBPTHREAD_VERSION- 对于较旧的 glibc 版本：
$(ldd /bin/ls|greplibc.so|awk'{print $3}')|egrep-i'threads|nptl'Pthreads函数特点
关于返回值
- 返回值惯例：Pthreads与大多数Linux系统调用的重要区别
- 成功：返回 0。
- 失败：返回 正的错误号（如EAGAIN, EINVAL）,返回的错误号与
errno中返回的错误号具有相同的含义 - 但是不设置errno：错误号直接通过返回值给出，所以不能用perror()直接输出错误，需要用strerror()转换
// 错误示例：perror(“pthread_create”); // 这行不通！// 正确做法：intret=pthread_create(&tid,NULL,func,NULL);if(ret!=0){fprintf(stderr,“pthread_create error:%s\n”,strerror(ret));}关于EINTR错误
- EINTR表示系统调用被信号中断
- 对于每个可能返回错误的
pthreads函数，POSIX.1-2001指定该函数永远不会因错误EINTR而失败- 即Pthreads函数本身不会被信号中断而失败
- 但普通的系统调用（如read, sleep, write）可能会被中断并返回EINTR
- 对可能阻塞的系统调用，在循环中处理EINTR是健壮性编程的常见做法
while((n=read(fd,buf,size))==-1&&errno==EINTR);// 什么也不做，只是重启readif(n==-1)// 处理其他错误perror(“read”);
