linux内核线程，进程，线程

http://blog.csdn.net/dyllove98/article/details/8917197

Linux对于内存的管理涉及到非常多的方面，这篇文章首先从对进程虚拟地址空间的管理说起。(所依据的代码是2.6.32.60）

 215        atomic_t mm_users;                      /* How many users with user space? */
 216        atomic_t mm_count;                      /* How many references to "struct mm_struct" (users count as 1) */

 681static int copy_mm(unsigned long clone_flags, struct task_struct * tsk)
 682{
 683        struct mm_struct * mm, *oldmm;
 684        int retval;
 
 692        tsk->mm = NULL;
 693        tsk->active_mm = NULL;
 694
 695        /*
 696         * Are we cloning a kernel thread?
 697         *
 698         * We need to steal a active VM for that..
 699         */
 700        oldmm = current->mm;
 701        if (!oldmm)
 702                return 0;
 703
 704        if (clone_flags & CLONE_VM) {
 705                atomic_inc(&oldmm->mm_users);
 706                mm = oldmm;
 707                goto good_mm;
 708        }

无论我们在调用fork,vfork,clone的时候最终会调用do_fork函数，区别在于vfork和clone会给copy_mm传入一个CLONE_VM的flag，这个标识表示父子进程都运行在同样一个‘虚拟地址空间’上面（在Linux称之为lightweight process或者线程），当然也就共享同样的物理地址空间（Page Frames)。

copy_mm函数中，如果创建线程中有CLONE_VM标识，则表示父子进程共享地址空间和同一个内存描述符，并且只需要将mm_users值+1，也就是说mm_users表示正在引用该地址空间的thread数目，是一个thread level的counter。

mm_count呢？mm_count的理解有点复杂。

对Linux来说，用户进程和内核线程（kernel thread)都是task_struct的实例，唯一的区别是kernel thread是没有进程地址空间的，内核线程也没有mm描述符的，所以内核线程的tsk->mm域是空（NULL）。内核scheduler在进程context switching的时候，会根据tsk->mm判断即将调度的进程是用户进程还是内核线程。但是虽然thread thread不用访问用户进程地址空间，但是仍然需要page table来访问kernel自己的空间。但是幸运的是，对于任何用户进程来说，他们的内核空间都是100%相同的，所以内核可以’borrow‘上一个被调用的用户进程的mm中的页表来访问内核地址，这个mm就记录在active_mm。

简而言之就是，对于kernel thread,tsk->mm == NULL表示自己内核线程的身份，而tsk->active_mm是借用上一个用户进程的mm，用mm的page table来访问内核空间。对于用户进程，tsk->mm == tsk->active_mm。

为了支持这个特别，mm_struct里面引入了另外一个counter，mm_count。刚才说过mm_users表示这个进程地址空间被多少线程共享或者引用，而mm_count则表示这个地址空间被内核线程引用的次数+1。

比如一个进程A有3个线程，那么这个A的mm_struct的mm_users值为3，但是mm_count为1，所以mm_count是process level的counter。维护2个counter有何用处呢？考虑这样的scenario，内核调度完A以后，切换到内核内核线程B，B ’borrow‘ A的mm描述符以访问内核空间，这时mm_count变成了2，同时另外一个cpu core调度了A并且进程A exit，这个时候mm_users变为了0，mm_count变为了1，但是内核不会因为mm_users==0而销毁这个mm_struct，内核只会当mm_count==0的时候才会释放mm_struct，因为这个时候既没有用户进程使用这个地址空间，也没有内核线程引用这个地址空间。

We‘ll try to explain the difference between the use of mm_users and mm_count with an example. Consider a memory descriptor shared by two lightweight processes. Normally, its mm_users field stores the value 2, while its mm_count field stores the value 1 (both owner processes count as one).

If the memory descriptor is temporarily lent to a kernel thread (see the next section), the kernel increases the mm_count field. In this way, even if both lightweight processes die and the mm_users field becomes zero, the memory descriptor is not released until the kernel thread finishes using it because the mm_count field remains greater than zero.