内核线程
内核线程是直接由内核本身启动的进程。内核线程实际上是将内核函数委托给独立的进程，与系统中其他进程”并行”执行（实际上，也并行于内核自身的执行）。 内核线程经常称之为（内核）守护进程。它们用于执行下列任务。
- 周期性地将修改的内存页与页来源块设备同步（例如，使用mmap的文件映射）。
- 如果内存页很少使用，则写入交换区。
- 管理延时动作（deferred action）。
- 实现文件系统的事务日志。
- 基本上，有两种类型的内核线程。
- 类型1：线程启动后一直等待，直至内核请求线程执行某一特定操作。
- 类型2：线程启动后按周期性间隔运行，检测特定资源的使用，在用量超出或低于预置的限制值时采取行动。内核使用这类线程用于连续监测任务。
内核线程与用户线程的相同点是：
- 都由do_fork()创建，每个线程都有独立的task_struct和内核栈；
- 都参与调度，内核线程也有优先级，会被调度器平等地换入换出。
不同之处在于：
- 内核线程只工作在内核态中；而用户线程则既可以运行在内核态，也可以运行在用户态；
- 内核线程没有用户空间，所以对于一个内核线程来说，它的0~3G的内存空间是空白的，它的current->mm是空的，与内核使用同一张页表；而用户线程则可以看到完整的0~4G内存空间。
在Linux内核启动的最后阶段，系统会创建两个内核线程，一个是init，一个是kthreadd。其中init线程的作用是运行文件系统上的一系列”init”脚本，并启动shell进程，所以init线程称得上是系统中所有用户进程的祖先，它的pid是1。kthreadd线程是内核的守护线程，在内核正常工作时，它永远不退出，是一个死循环，它的pid是2。
内核初始化工作的最后一部分是在函数rest_init()中完成的。在这个函数中，主要做了4件事情，分别是：创建init线程，创建kthreadd线程，执行schedule()开始调度，执行cpu_idle()让CPU进入idle状态。经过简化的代码如下：
static noinline void __init_refok rest_init(void)
__releases(kernel_lock)
{
kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS | CLONE_SIGHAND);
pid = kernel_thread(kthreadd, NULL, CLONE_FS | CLONE_FILES);
schedule();
cpu_idle();
}
<asm-arch/processor.h>
int kernel_thread(int (*fn)(void *), void *
arg, unsigned long flags)
kernel_thread的第一个任务是构建一个pt_regs实例，对其中的寄存器指定适当的值，这与普通的fork系统调用类似。接下来调用我们熟悉的do_fork函数。
p = do_fork(flags | CLONE_VM | CLONE_UNTRACED,
0, ®s, 0, NULL, NULL);
参数int (*fn) (void *) 是一个函数指针，即第一个参数是一个函数，此函数是此进程执行时执行的函数，此函数返回值为int型，参数是一个void 指针。
参数 void * arg是一个void 型指针，是传递给第一个参数所代表函数的参数，即子进程执行时函数的参数。
参数 flags 是创建新进程的标志位，在内核文件对此有定义，可能取值如下所列：
/include/sched.h: #define CSIGNAL 0x000000ff /*进程退出信号*/ #define CLONE_VM 0x00000100 /*进程间共享虚拟区 */ #define CLONE_FS 0x00000200 /*进程间共享文件系统信息*/ #define CLONE_FILES 0x00000400 /*进程间共享文件*/ #define CLONE_SIGHAND 0x00000800 /*共享信号处理函数及阻塞信号*/ #define CLONE_PTRACE 0x00002000 /*持续追踪子进程* / #define CLONE_VFORK 0x00004000 /*子进程内存空间释放时唤醒父进程 */ #define CLONE_PARENT 0x00008000 /* 克隆进程共用同一父进程*/ #define CLONE_THREAD 0x00010000 /*相同的进程组*/ #define CLONE_NEWNS 0x00020000 /*新命名空间组*/ #define CLONE_SYSVSEM 0x00040000 /*共享系统的V SEM_UNDO变量*/ #define CLONE_SETTLS 0x00080000 /*为子进程创建新的TLS值*/ #define CLONE_PARENT_SETTID 0x00100000 /*设置父进程的TID值 */ #define CLONE_CHILD_CLEARTID 0x00200000 /*清除子进程的TID值*/ #define CLONE_DETACHED 0x00400000 /*此标志位没有被使用 */ #define CLONE_UNTRACED 0x00800000 /*进程禁止追踪*/ #define CLONE_CHILD_SETTID 0x01000000 /*设置子进程的TID值*/ #define CLONE_STOPPED 0x02000000 /*从停止状态启动*/ #define CLONE_NEWUTS 0x04000000 /*新uts命名组*/ #define CLONE_NEWIPC 0x08000000 /*新ipcs*/ #define CLONE_NEWUSER 0x10000000 /*新用户命名空间*/ #define CLONE_NEWPID 0x20000000 /*新pid命名空间*/ #define CLONE_NEWNET 0x40000000 /*新网络命名空间*/ #define CLONE_IO 0x80000000 /*克隆输入输出上下文内容 */ /* * List of flags we want to share for kernel threads, * if only because they are not used by them anyway. */ #define CLONE_KERNEL (CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGHAND) 此函数返回一个整形变量，此值为新创建的进程的进程号。
该函数返回整型数，如果返回的值小于0则表示内核线程创建失败，否则创建成功。
由该函数创建的进程不需要在模块清除时注销，可能运行过就自动销毁了
因为内核线程是由内核自身生成的，应该注意下面两个特别之处。
(1) 它们在CPU的管态（supervisor mode）执行，而不是用户状态（参见第1章）。
(2) 它们只可以访问虚拟地址空间的内核部分（高于TASK_SIZE的所有地址），但不能访问用户空间。
回想上文的内容，可知task_struct中包含了指向mm_structs的两个指针
sched.h>
struct task_struct {
…
struct mm_struct *mm, *active_mm;
…
}
创建内核线程更现代的方法是辅助函数kthread_create
kernel/kthread.c
struct task_struct *kthread_create(int (*threadfn)(void *data),
void *data,
const char namefmt[],
...)
threadfn：函数指针，指向内核线程所执行的函数
data：不定类型的指针，指向内核线程所需要的参数
namefmt：内核线程名字
…：类似于printf参数
例如内核线程的名字带有不确定数字，可以像printf函数一样将数字写进内核线程名字。
kthread_create
struct task_struct *kthread_create(int (*threadfn)(void *data),
void *data,
const char namefmt[], ...)
__attribute__((format(printf, 3, 4)));
该函数返回创建的内核线程的进程描述符。
各参数含义：
threadfn：函数指针，指向内核线程所执行的函数
data：不定类型的指针，指向内核线程所需要的参数
namefmt：内核线程名字
…：类似于printf参数
例如内核线程的名字带有不确定数字，可以像printf函数一样将数字写进内核线程名字。
这个函数创建的内核线程不能立即执行，需要调用wake_up_process()函数来使线程执行，为此定义了宏kthread_run，他是kthread_create()函数和wake_up_process()的封装。
例子： <pre class="prettyprint" id="c">
static struct task_struct *test_task; static __init int test_init_module(void) {
int err;
int num = 1;
test_task = kthread_create(test_thread,NULL,”test_task-%d”, num);
if(IS_ERR(test_task))
{
printk(KERN_NOTICE “create new kernel thread failed\n”);
err = PTR_ERR(test_task);
test_task = NULL;
return err;
}
wake_up_process(test_task);
return 0;
}
</pre> 模块退出时，需要结束所创建线程的运行，使用下面的函数：
int kthread_stop(struct task_struct *k);
int kthread_should_stop(void);
注意：在调用kthread_stop函数时，线程函数不能已经运行结束。否则，kthread_stop函数会一直进行等待。 为了避免这种情况，需要确保线程没有退出，其方法如代码中所示： <pre class="prettyprint" id="c"> thread_func() {
// do your work here
// wait to exit
while(!thread_should_stop())
{
wait();
} } exit_code() {
kthread_stop(_task); //发信号给task，通知其可以退出了 }
</pre>
这种退出机制很温和，一切尽在thread_func()的掌控之中，线程在退出时可以从容地释放资源，而不是莫名其妙地被人“暗杀”。
例子代码： <pre class="prettyprint" id="c"> static void test_cleanup_module(void) { if(test_task) { kthread_stop(test_task); test_task = NULL; } }
module_init(test_init_module); module_exit(test_cleanup_module);
</pre>
关于创建的新线程的线程函数，该函数是要来完成所需要的业务逻辑工作的，其一般框架如下： <pre class="prettyprint" id="c"> int threadfunc(void *data)
{
……..
while(1)
{
set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
//wait_event_interruptible(wq,condition)，或wait_for-completion(c)也可以
if(kthread_should_stop())
break;
if(condition)//真
{
………//业务处理
}
else
{
//让出CPU，并在指定的时间内重新调度
schedule_timeout(HZ);//延时1秒，重新调度执行
} } } </pre>
另外，有该函数创建的内核线程可以指定在不同的CPU核上运行（如果是多核的话），这个可以通过下面的函数实现：
void kthread_bind(struct task_struct *k, unsigned int cpu);
k：创建的内核线程的进程描述符
cpu：CPU编号
内核线程会出现在系统进程列表中，但在ps的输出中由方括号包围，以便与普通进程区分。
wolfgang@meitner> ps fax
PID TTY STAT TIME COMMAND
2? S< 0:00 [kthreadd]
3? S< 0:00 _ [migration/0]
4? S< 0:00 _ [ksoftirqd/0]
5? S< 0:00 _ [migration/1]
6? S< 0:00 _ [ksoftirqd/1]
...
52? S< 0:00 _ [kblockd/3]
55? S< 0:00 _ [kacpid]
56? S< 0:00 _ [kacpi_notify]
...
如果内核线程绑定到特定的CPU，CPU的编号在斜线后给出。