詳解Linux獲取線程的PID（TID、LWP）的幾種方式

更新時(shí)間：2020年05月11日 10:48:30 作者：test1280

這篇文章主要介紹了詳解Linux獲取線程的PID（TID、LWP）的幾種方式，文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來(lái)一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

在 Linux C/C++ 中通常是通過(guò) pthread 庫(kù)進(jìn)行線程級(jí)別的操作。

在 pthread 庫(kù)中有函數(shù)：

pthread_t pthread_self(void);

它返回一個(gè) pthread_t 類型的變量，指代的是調(diào)用 pthread_self 函數(shù)的線程的 “ID”。

怎么理解這個(gè)“ID”呢？

這個(gè)“ID”是 pthread 庫(kù)給每個(gè)線程定義的進(jìn)程內(nèi)唯一標(biāo)識(shí)，是 pthread 庫(kù)維持的。

由于每個(gè)進(jìn)程有自己獨(dú)立的內(nèi)存空間，故此“ID”的作用域是進(jìn)程級(jí)而非系統(tǒng)級(jí)（內(nèi)核不認(rèn)識(shí)）。

其實(shí) pthread 庫(kù)也是通過(guò)內(nèi)核提供的系統(tǒng)調(diào)用（例如clone）來(lái)創(chuàng)建線程的，而內(nèi)核會(huì)為每個(gè)線程創(chuàng)建系統(tǒng)全局唯一的“ID”來(lái)唯一標(biāo)識(shí)這個(gè)線程。

這個(gè)系統(tǒng)全局唯一的“ID”叫做線程PID（進(jìn)程ID），或叫做TID（線程ID），也有叫做LWP（輕量級(jí)進(jìn)程=線程）的。

如何查看線程在內(nèi)核的系統(tǒng)全局唯一“ID”呢？大體分為以下幾種方式。

測(cè)試代碼：

main.c

#define _GNU_SOURCE

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

void *start_routine(void *arg) {
 char msg[32] = "";
 snprintf(msg, sizeof(msg)-1, "thd%d: i am thd%d\n", *((int *)arg), *((int *)arg));
 while (1) {
 write(1, msg, strlen(msg));
 sleep(1);
 }
}

int main() {

 int th1 = 1;
 pthread_t tid1;
 pthread_create(&tid1, NULL, start_routine, &th1);

 int th2 = 2;
 pthread_t tid2;
 pthread_create(&tid2, NULL, start_routine, &th2);
 
 int th3 = 3;
 pthread_t tid3;
 pthread_create(&tid3, NULL, start_routine, &th3);

 const char *msg = "main: i am main\n";
 while (1) {
 write(1, msg, strlen(msg));
 sleep(1);
 }

 return 0;
}

在主線程中通過(guò) pthread 庫(kù)創(chuàng)建三個(gè)線程，不斷輸出 “i am xxx” 的信息。

運(yùn)行輸出：

[test1280@localhost 20190227]$ gcc -o main main.c -lpthread
[test1280@localhost 20190227]$ ./main
main: i am main
thd2: i am thd2
thd3: i am thd3
thd1: i am thd1
thd2: i am thd2
……

方法一：ps -Lf $pid

[test1280@localhost ~]$ ps -Lf 11029
UID   PID PPID LWP C NLWP STIME TTY  STAT TIME CMD
test1280 11029 9374 11029 0 4 10:58 pts/0 Sl+ 0:00 ./main
test1280 11029 9374 11030 0 4 10:58 pts/0 Sl+ 0:00 ./main
test1280 11029 9374 11031 0 4 10:58 pts/0 Sl+ 0:00 ./main
test1280 11029 9374 11032 0 4 10:58 pts/0 Sl+ 0:00 ./main

11209是待觀察的進(jìn)程的PID。

輸出中可見(jiàn)此進(jìn)程包含4個(gè)線程，他們的PID都是11209，PPID都是9374，其中LWP即我們要找的線程ID。

我們注意到有一個(gè)線程的LWP同進(jìn)程的PID一致，那個(gè)線程就是主線程。

-L Show threads, possibly with LWP and NLWP columns
-f does full-format listing.

方法二：pstree -p $pid

[test1280@localhost ~]$ pstree -p 11029
main(11029)─┬─{main}(11030)
   ├─{main}(11031)
   └─{main}(11032)

方法三：top -Hp $pid

[test1280@localhost ~]$ top -Hp 11029

在top中指定了進(jìn)程PID，輸出包含四個(gè)線程，通過(guò)PID字段可獲知每個(gè)線程的PID（TID/LWP）。

man top
-H：Threads toggle
Starts top with the last remembered 'H' state reversed.
When this toggle is On, all individual threads will be displayed.
Otherwise, top displays a summation of all threads in a process.
-p：Monitor PIDs

方法四：ls -l /proc/$pid/task/

[test1280@localhost ~]$ ls -l /proc/11029/task/
total 0
dr-xr-xr-x. 6 test1280 test1280 0 Feb 27 10:58 11029
dr-xr-xr-x. 6 test1280 test1280 0 Feb 27 10:58 11030
dr-xr-xr-x. 6 test1280 test1280 0 Feb 27 10:58 11031
dr-xr-xr-x. 6 test1280 test1280 0 Feb 27 10:58 11032

方法五：pidstat -t -p $pid

[test1280@localhost ~]$ pidstat -t -p 11029
Linux 2.6.32-642.el6.x86_64 (localhost.localdomain) 02/27/2019 _x86_64_ (4 CPU)

11:20:39 AM  TGID  TID %usr %system %guest %CPU CPU Command
11:20:39 AM  11029   - 0.00 0.00 0.00 0.00  1 main
11:20:39 AM   -  11029 0.00 0.00 0.00 0.00  1 |__main
11:20:39 AM   -  11030 0.00 0.00 0.00 0.00  1 |__main
11:20:39 AM   -  11031 0.00 0.00 0.00 0.00  0 |__main
11:20:39 AM   -  11032 0.00 0.00 0.00 0.00  3 |__main

TGID是線程組ID，主線程的TID等同于主線程的線程組ID等同于主線程所在進(jìn)程的進(jìn)程ID。

man pidstat
-t Also display statistics for threads associated with selected tasks.
 This option adds the following values to the reports:
 TGID:The identification number of the thread group leader.
 TID:The identification number of the thread being monitored.

方法六：源碼級(jí)獲取

main.c

#define _GNU_SOURCE

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/syscall.h>

pid_t gettid() {
 return syscall(SYS_gettid);
}

void *start_routine(void *arg) {
 pid_t pid = gettid();
 pthread_t tid = pthread_self();
 printf("thd%d: pid=%d, tid=%lu\n", *((int *)arg), pid, tid);

 char msg[32] = "";
 snprintf(msg, sizeof(msg)-1, "thd%d: i am thd%d\n", *((int *)arg), *((int *)arg));
 while (1) {
 write(1, msg, strlen(msg));
 sleep(1);
 }
}

int main() {

 pid_t pid = gettid();
 pthread_t tid = pthread_self();
 printf("main: pid=%d, tid=%lu\n", pid, tid);

 int th1 = 1;
 pthread_t tid1;
 pthread_create(&tid1, NULL, start_routine, &th1);

 int th2 = 2;
 pthread_t tid2;
 pthread_create(&tid2, NULL, start_routine, &th2);
 
 int th3 = 3;
 pthread_t tid3;
 pthread_create(&tid3, NULL, start_routine, &th3);

 const char *msg = "main: i am main\n";
 while (1) {
 write(1, msg, strlen(msg));
 sleep(1);
 }

 return 0;
}

syscall(SYS_gettid) 系統(tǒng)調(diào)用返回一個(gè) pid_t 類型值，即線程在內(nèi)核中的ID。

[test1280@localhost 20190227]$ gcc -o main main.c -lpthread
[test1280@localhost 20190227]$ ./main
main: pid=11278, tid=140429854775040
main: i am main
thd3: pid=11281, tid=140429833787136
thd3: i am thd3
thd2: pid=11280, tid=140429844276992
thd2: i am thd2
thd1: pid=11279, tid=140429854766848
thd1: i am thd1
……

線程的PID（TID、LWP）有什么價(jià)值？

很多命令參數(shù)的 PID 實(shí)際指代內(nèi)核中線程的ID，例如 taskset、strace 等命令。

例如 taskset 命令，可以將進(jìn)程綁定到某個(gè)指定的CPU核心上。

如果進(jìn)程是多線程模式，直接使用 taskset 將僅僅把主線程綁定，其他線程無(wú)法被綁定生效。

example：

# 將 11282 進(jìn)程綁定到CPU第0核心
[test1280@localhost ~]$ ps -Lf 11282
UID   PID PPID LWP C NLWP STIME TTY  STAT TIME CMD
test1280 11282 9374 11282 0 4 11:33 pts/0 Sl+ 0:00 ./main
test1280 11282 9374 11283 0 4 11:33 pts/0 Sl+ 0:00 ./main
test1280 11282 9374 11284 0 4 11:33 pts/0 Sl+ 0:00 ./main
test1280 11282 9374 11285 0 4 11:33 pts/0 Sl+ 0:00 ./main
[test1280@localhost ~]$ taskset -pc 0 11282
pid 11282's current affinity list: 0-3
pid 11282's new affinity list: 0

# 查看其他線程是否真的綁定到CPU第0核心
[test1280@localhost ~]$ taskset -pc 11283
pid 11283's current affinity list: 0-3
[test1280@localhost ~]$ taskset -pc 11284
pid 11284's current affinity list: 0-3
[test1280@localhost ~]$ taskset -pc 11285
pid 11285's current affinity list: 0-3
[test1280@localhost ~]$ taskset -pc 11282
pid 11282's current affinity list: 0
# 此時(shí)實(shí)際只綁定主線程到CPU第0核心

# 將其他四個(gè)線程一并綁定到CPU第0核心
[test1280@localhost ~]$ taskset -pc 0 11283
pid 11283's current affinity list: 0-3
pid 11283's new affinity list: 0
[test1280@localhost ~]$ taskset -pc 0 11284
pid 11284's current affinity list: 0-3
pid 11284's new affinity list: 0
[test1280@localhost ~]$ taskset -pc 0 11285
pid 11285's current affinity list: 0-3
pid 11285's new affinity list: 0
# 此時(shí)，進(jìn)程PID=11282的進(jìn)程所有線程都將僅在CPU第0核心中運(yùn)行

strace 同理，可以指定線程PID，追蹤某個(gè)線程執(zhí)行的系統(tǒng)調(diào)用以及信號(hào)。

到此這篇關(guān)于詳解Linux獲取線程的PID（TID、LWP）的幾種方式的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Linux獲取線程的PID內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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