Linux核心學習之2號程序kthreadd

一、linux的2號程序

二、kthreadd程序的建立

三、kthreadd程序執行體

四、create_kthread函式

五、小結

說起linux程序，學習linux系統的大部分人都知道1號程序為init程序，人們就是這樣只記得第一，卻很少人記得第二。（經典問題：第乙個太空飛行員是加加林，第二呢？世界最高峰為珠穆朗瑪峰，第

二、第三、第四呢？…經典翻車問題）。下面直接看看2號程序：

uid pid ppid c stime tty time cmd

root 1 0 0 11月21 ? 00:00:17/sbin/initsplash

root 2 0 0 11月21 ? 00:00:00[kthreadd]

root 3 2 0 11月21 ? 00:00:00 [rcu_gp]

root 4 2 0 11月21 ? 00:00:00 [rcu_par_gp]

root 6 2 0 11月21 ? 00:00:00 [kworker/0:0h-kb]

root 10 2 0 11月21 ? 00:00:15 [ksoftirqd/0]

root 24 2 0 11月21 ? 00:00:00 [khugepaged]

root 71 2 0 11月21 ? 00:00:00 [kblockd]

root 78 2 0 11月21 ? 00:00:00 [watchdogd]

root 138 2 0 11月21 ? 00:00:00 [kworker/u257:0]

root 151 2 0 11月21 ? 00:00:00 [charger_manager]

root 228 2 0 11月21 ? 00:00:01 [irq/16-vmwgfx]

root 229 2 0 11月21 ? 00:00:00 [scsi_tmf_7]

root 230 2 0 11月21 ? 00:00:00 [ttm_swap]

是的，kthreadd就是linux的2號程序，這個程序在linux核心中非常的重要，他是其他核心執行緒的父程序或者祖先程序(這個可以通過上面的ppid為2的程序可以看出，這些重要執行緒包括kworker、kblockd、khugepaged…)，下面便慢慢來介紹下kthreadd程序。

核心中的其他執行緒ppid都是2，說明這些執行緒都是由kthreadd程序建立的，因此可以說kthreadd程序負責核心執行緒的建立、維護等工作，是其他執行緒的基礎。實際上也確實如此，kthreadd就是專門負責核心執行緒管理工作的。

static noinline void __refrest_init(void)

/*linux-4.19*/

由於linux-2.6.12版本中rest_init函式中只建立了init程序，而kthreadd程序的建立我沒有找到，因此這裡引用了linux-4.19版本中的rest_init函式部分**。這個版本中清楚的顯示了建立init程序和kthreadd程序。

建立完畢後，linux系統需要借助ktheadd程序實現騰飛，因此在這裡等待kthreadd程序建立完畢。

在建立執行緒時，是需要傳遞執行緒執行函式的，從rest_init（）中使用kernel_thread建立執行緒可知kthreadd執行緒執行體是kthreadd（）函式。

int kthreadd(void *unused)
spin_unlock(&kthread_create_lock);/*去鎖*/
}	return 0;
}

從上述**中可以看出：kthreadd

程序的任務就是等待建立執行緒，如果任務隊列為空，則執行緒主動讓出

cpu（呼叫

schedule

後會讓出

cpu,

本執行緒會睡眠）：如果不為空，則依次從任務佇列中取出任務，然後建立相應的執行緒。如此往復，直到永遠…

在create_kthread函式中會通過呼叫kernel_thread函式來建立新程序，且新程序的執行函式為kthread（所有經過

kthreadd

程序建立的程序執行體都為

kthead, 看名字有點暈哈…）。

static void create_kthread(struct kthread_create_info *create)
create->result = err_ptr(pid);
complete(done);
}}

kernel_thread介面剛才在rest_init介面中遇到過，核心就是通過kernel_thread介面建立的init程序和kthreadd程序。這裡再次使用它建立新執行緒，新的執行緒執行體統一為kthead。下面我們看看kthread函式的內容：

static int kthread(void *_create)
if (!self) 
self->data = data;
init_completion(&self->exited);
init_completion(&self->parked);
current->vfork_done = &self->exited;
/* ok, tell user we're spawned, wait for stop or wakeup */
__set_current_state(task_uninterruptible);
create->result = current;
complete(done);
schedule();/*睡眠，一直。直到被喚醒*/
ret = -eintr;
if (!test_bit(kthread_should_stop, &self->flags)) 
do_exit(ret);
}

從kthread函式可以看出，新執行緒建立成功後，會一直睡眠（使用schedule主動讓出cpu並睡眠），直到有人喚醒它（wake_up_process）;執行緒被喚醒後，並且不需要stop, 則執行指定的函式體（ threadfn(data) ）。

我使用一幅圖來簡單的描述下核心中kthreadd的工作流程：

上圖中顯示了核心建立執行緒的基本流程：

①某乙個執行緒a（左上那個圈）呼叫kthread_create函式來建立新執行緒，呼叫後阻塞；kthread_create會將任務封裝後新增到kthreadd監控的工作佇列中；

②kthreadd程序檢測到工作佇列中有任務，則結束休眠狀態，通過呼叫create_kthread函式建立執行緒，最後呼叫到kernel_thread--> do_fork來建立執行緒，且新執行緒執行體為kthead

③新執行緒建立成功後，執行kthead，kthreadd執行緒則繼續睡眠等待建立新程序；

④執行緒a呼叫kthread_create返回後，在合適的時候通過wake_up_process(pid)來喚醒新建立的執行緒

⑤新建立的執行緒在kthead執行體中被喚醒，檢測到是否需要stop,在不需要stop時，執行使用者指定的執行緒執行體。（執行緒執行體發生了變化：先執行預設的kthead,然後才是使用者指定的threadfn，當然也可能直接執行do_exit退出執行緒）

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