Linux:获取线程的PID(TID、LWP)的几种方式
Linux:获取线程的PID(TID、LWP)的几种方式
在 Linux C/C++ 中通常是通过 pthread 库进行线程级别的操作。
在 pthread 库中有函数:
pthread_t pthread_self(void);
它返回一个 pthread_t 类型的变量,指代的是调用 pthread_self 函数的线程的 “ID”。
怎么理解这个“ID”呢?
这个“ID”是 pthread 库给每个线程定义的进程内唯一标识,是 pthread 库维持的。
由于每个进程有自己独立的内存空间,故此“ID”的作用域是进程级而非系统级(内核不认识)。
其实 pthread 库也是通过内核提供的系统调用(例如clone)来创建线程的,而内核会为每个线程创建系统全局唯一的“ID”来唯一标识这个线程。
这个系统全局唯一的“ID”叫做线程PID(进程ID),或叫做TID(线程ID),也有叫做LWP(轻量级进程=线程)的。
如何查看线程在内核的系统全局唯一“ID”呢?大体分为以下几种方式。
测试代码:
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;
}
在主线程中通过 pthread 库创建三个线程,不断输出 “i am xxx” 的信息。
运行输出:
[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是待观察的进程的PID。
输出中可见此进程包含4个线程,他们的PID都是11209,PPID都是9374,其中LWP即我们要找的线程ID。
我们注意到有一个线程的LWP同进程的PID一致,那个线程就是主线程。
-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中指定了进程PID,输出包含四个线程,通过PID字段可获知每个线程的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是线程组ID,主线程的TID等同于主线程的线程组ID等同于主线程所在进程的进程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:源码级获取
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) 系统调用返回一个 pid_t 类型值,即线程在内核中的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
……
线程的PID(TID、LWP)有什么价值?
很多命令参数的 PID 实际指代内核中线程的ID,例如 taskset、strace 等命令。
例如 taskset 命令,可以将进程绑定到某个指定的CPU核心上。
如果进程是多线程模式,直接使用 taskset 将仅仅把主线程绑定,其他线程无法被绑定生效。
example:
# 将 11282 进程绑定到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# 查看其他线程是否真的绑定到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
# 此时实际只绑定主线程到CPU第0核心# 将其他四个线程一并绑定到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
# 此时,进程PID=11282的进程所有线程都将仅在CPU第0核心中运行
strace 同理,可以指定线程PID,追踪某个线程执行的系统调用以及信号。
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