手帐 Blog

主题

18 · 线程、调度与上下文切换 ​

目标：区分线程与进程，建立「就绪 / 运行 / 时间片」直觉，并用命令看见线程。
前置：17 · 进程；命令行对照 05。

1. 环境前提 ​

bash
mkdir -p ~/lab/os
# htop 若未装：sudo apt install -y htop

2. 概念框（轻量课本） ​

词一句话
线程进程内的执行流；同进程线程共享地址空间与大部分资源，各有栈与寄存器
调度内核决定下一瞬间哪个线程占用 CPU
就绪 / 运行 / 阻塞等 CPU / 正在跑 / 等 I/O 或锁等
时间片一个线程连续占用 CPU 的一小段时间；到期或阻塞就切换
上下文切换保存当前寄存器等状态，装入另一个线程的状态（有开销）

Linux 实现细节（知道即可）：历史上「轻量进程」；用户态常说 pthread，内核调度的是 task。

text
进程 A
  ├─ 线程 A1  ──┐
  └─ 线程 A2  ──┼── 共享同一地址空间
进程 B（单线程）─┘── 另一片地址空间
         ▲
      调度器轮流给 CPU

3. 动手：看见线程 ​

bash
# 列出某进程的线程（LWP = 轻量进程号，常等于线程 id）
ps -eLf | head -n 5
ps -L -p $$

# /proc 里 Threads 字段
grep -E '^(Name|Threads|Pid)' /proc/$$/status
ls /proc/$$/task

找一个多线程样本（Nginx worker 或你自己的服务）：

bash
pgrep -a nginx | head
# 换成实际 PID
PID=$(pgrep -n nginx || true)
if [[ -n "${PID}" ]]; then
  ps -L -p "$PID"
  grep Threads /proc/"$PID"/status
fi

在 htop 中：H 切换是否显示线程（版本不同快捷键可能变；看界面帮助）。

对比心智：

多进程多线程
崩溃隔离较好一线程写坏内存可拖垮整进程
通信IPC / 网络直接共享内存（要自己同步）
运维可见多个 PID常一个 PID + 多个 LWP

本系列不写锁与死锁专章；写并发程序时再补。

4. 与命令行篇对照 ​

05 / 运维动作OS 视角
CPU 100%线程长时间处于 Running，或忙等
load average（uptime）就绪队列偏长的经验指标
卡死但 CPU 低更可能阻塞在 I/O / 锁，不是「没调度」

5. 动手清单 ​

  • [ ] ps -L -p $$ 看清当前 shell 的线程
  • [ ] 对 nginx（或任意服务）看 Threads 与 task/
  • [ ] 用自己的话区分：进程 vs 线程；就绪 vs 阻塞
  • [ ] （可选）uptime 看一眼 load，对照机器核数

6. 常见翻车 ​

翻车处理
ps -L 空或只有一行该程序就是单线程，正常
以为「核数 = 进程数上限」进程/线程可远多于核数，靠时间片轮转
把 load=核数当成「必须等于」load 是滑动平均，解读要结合场景

7. 官方 / 延伸 ​

  • man ps（-L、-eLf）
  • man 7 pthreads（用户态线程 API 概览）
  • CFS 调度器文档（选读）

下一篇：虚拟内存、RSS 与 OOM。