在Linux系统中，前面我们接触了用户进程或用户进程，但是在实际的也是有内核线程的存在，例如我们在内存管理章节中熟悉的内存回收进程kswapd，软中断等。本章主主要包括内核线程的创建和结束的完整过程。

1. Linux线程管理

Linux内核在启动的时候，是没有线程的概念，当内核初始化完成后将启动一系列的线程，之后，CPU执行流就绑定在一个线程中运行，内核线程和用户线程的区别如下图所示：

• 每一个线程创建之初都是内核线程；创建之后如果与具体的进程上下文绑定，那线程就成了用户线程
• 如果绑定的内核线程，那么执行内核线程的服务代码，对于内核线性是没有地址空间的概念，准确的来说是没有用户地址空间的概念，使用的是所有进程共享的内核地址空间，但是调度的时候会借用前一个进程的地址空间

1.1 线程主要数据结构

内核线程也是用task_struct的数据结构表示，其跟用户空间的数据结构含义基本类似，我们重点关注以下内容

1.2 线程内核接口

Linux线程的实现相当复杂，但使用却比较简单。使用接口封装成了几个函数，其他模块只需直接使用这些函数，比如只需调用一句宏即可

struct task_struct *kthread_create_on_node(int (*threadfn)(void *data),
					   void *data,
					   int node,
					   const char namefmt[], ...);

#define kthread_create(threadfn, data, namefmt, arg...) \
	kthread_create_on_node(threadfn, data, NUMA_NO_NODE, namefmt, ##arg)


struct task_struct *kthread_create_on_cpu(int (*threadfn)(void *data),
					  void *data,
					  unsigned int cpu,
					  const char *namefmt);

#define kthread_run(threadfn, data, namefmt, ...)			   \
({
      									   \
	struct task_struct *__k						   \
		= kthread_create(threadfn, data, namefmt, ## __VA_ARGS__); \
	if (!IS_ERR(__k))						   \
		wake_up_process(__k);					   \
	__k;								   \
})

1.3 内核线程和用户线程

CPU在执行和调度中并不会区分是用户线程还是内核线程，用户线程无非就是多一个用户空间的堆栈管理而已。本文讲解包括用户线程和内核线程在内的创建逻辑。

Linux用户线程(属于用户进程)，都是在用户空间创建，虽然线程是内核调度的基本单位，但是用户线程的堆栈并不是由内核管理，它是由系统库创建和管理。所以，用户的线程的资源是由用户库来管理的，和内核线程堆没有必然的关系，唯一依赖的就是靠内核的线程对象来调度执行。详细的过程参考pthread的库实现，其最终会调用到底层的clone接口。

内核线程通过kthread_create_on_node()函数创建，下面我们来看看内核线程的实现过程

函数已经做了详细的注释，这里主要完成以下内容

• 首先将需要在内核线程中执行的函数等信息封装到kthread_create_info结构体中，然后加入到kthreadd的kthread_create_list链表中
• 接着去唤醒kthreadd去处理创建的内核线程请求，由它来执行具体的创建工作，之后通过一个completion对象等待创建结构
• 创建成功后，线程就可以调度执行了

2. 内核线程的创建

内核专门提供了Kthreadd线程用来处理内核线程，kthreadd线程在内核启动的时候就创建好了，一直不会退出，当没有创建任务时，主动放弃CPU时间，调用schedule()执行调度程序；当任务到来后，它会被再次唤醒，执行具体的创建线程任务。

• kthreadd函数中设置了线程名字和亲和性属性之后，然后进入循环处理流程
• 首先将自己的状态置为TASK_INTERRUPTIBLE，然后判断kthread_create_list链表是否为空，这个链表存放其他内核路径的创建内核线程的请求结构struct kthread_create_info，对于创建内核线程时，会封装kthread_create_info结构然后加入到kthread_create_list
• 如果kthread_create_list链表为空，说明没有创建内核线程请求，直接调用schedule进行睡眠；当某个内核路径有kthread_create_info加入到kthread_create_list链表中并唤醒kthreadd后，kthreadd从__set_current_state(TASK_RUNNING)开始执行，设置状态为运行状态，然后进入一个循环，不断的从kthread_create_list.next取出kthread_create_info结构，并从链表中删除，调用create_kthread创建一个内核线程来执行剩余的工作
• create_kthread很简单，就是创建内核线程，然后执行kthread函数，将取到的kthread_create_info结构传递给这个函数

create_thread()函数实际上调用kernel_thread()，而它又最终调用_do_fork()创建线程。创建的时候并不会把线程函数直接传递进去，而是先传入一个公共的代理函数，待代理函数起来，并进行一些初始化后，才开始执行线程函数。

通知completion对象，创建工作已经完成，线程已经运行起来了，接着主动调用schedule()放弃CPU时间，以便创建者可以快速的获得调度，知道创建结果。

_do_fork()不会重头分配每一个task_struct对象的数据，而是从父线程那里拷贝一个副本回来，跟据参数不同，拷贝的内容也各有差异，这里不去细分如何差别对待拷贝参数，可以看前面的章节 进程管理(八)–创建进程fork_奇小葩-程序员宅基地

3 内核线程的结束

内核线程一旦启动起来后，会一直运行，除非该线程主动调用do_exit函数，或者其他的进程调用kthread_stop函数，结束线程的运行。如果线程函数正在处理一个非常重要的任务，它不会被中断的。当然如果线程函数永远不返回并且不检查信号，它将永远都不会停止。

在线程函数里，完成所需要的业务逻辑工作

值得一提的是kthread_should_stop函数，我们需要在开启的线程中嵌入该函数并检查此函数的返回值，否则kthread_stop是不起作用的

这个函数在kthread_stop()被调用后返回真，当返回为真时你的处理函数要返回，返回值会通过kthread_stop()返回。所以你的处理函数应该有判断kthread_should_stop然后退出的代码

4 总结

内核线程起始就是运行在内核地址空间的进程，它和普通的用户进程的区别在于内核线程没有独立的进程地址空间，即task_struct数据结构中mm指针为NULL，它只能运行在内核地址空间，和普通的进程一样参与系统的调度中。所有的内核线程都共享内核地址空间。

5 参考资料

内核线程源码分析