线程内存布局

Question

我了解进程内存布局（代码、数据、堆、堆栈）的外观。

但是，我不明白多线程程序的内存布局到底是什么样的。

毕竟，进程只有一个堆栈，所以我会假设所有线程都以某种方式共享同一个堆栈.. 但这似乎不对，因为每个线程都有自己的堆栈，并且线程并不能保证按照它们被调用的顺序执行，因此将它们一一放入进程堆栈对我来说没有多大意义。

我在网上看到这张图：

Threads memory layout

这里似乎每个线程都有自己的堆栈，这是有道理的，还有自己的内核堆栈。

这是否意味着我有（使用图片）3 个“进程”？ （假设一个进程地址空间是 4GB，那么 3 个线程将是 12GB？我认为不是..）

我想了解每个线程的堆栈在内存中的位置。

我知道所有线程共享数据和代码段，所以我会假设堆将包含线程的堆栈，或者它们将位于内核空间中。..

我真的很想知道会发生什么..

非常感谢。

Answer 1

首先，让我们明确区分这两个定义。进程实际上是一个隔离容器，可以容纳系统资源（如套接字、互斥锁等），并且可以在其中执行环境线程。该进程没有堆栈并且不接收 CPU 时间（不可调度）。相反，线程是操作系统内核执行的调度单元。线程定期接收 quant 的 CPU 时间以取得进展，并有一个堆栈来存储时间数据（局部变量和返回地址）。

第一个注意事项：虚拟地址空间是进程抽象的核心部分。每个进程都有自己的虚拟地址空间，每个虚拟地址空间只属于一个进程。 第二个注意事项：进程中运行的所有线程共享该进程的所有资源。因此，同一进程的所有线程共享相同的地址空间。每个线程都能够访问另一个线程可以访问的每个内存字节。一个线程甚至可以访问另一个线程堆栈上的局部变量。

在旧的 UNIX 中，只有一个抽象——一个进程。但是从现代的观点来看，我们可以说 UNIX 坚持了 1 对 1 模型（每个进程都有一个且只有一个线程）。由于这种 1 对 1 模型，UNIX 能够在内存中修复堆栈位置。目前采用的 1 对 N 模型（单个进程多个线程）假设没有这样的固定堆栈位​​置。相反，操作系统内核负责在请求创建线程时为堆栈定位空间，并在线程终止时释放该空间。此外，如果内核在查找空闲的进程虚拟地址空间块时失败，甚至可以拒绝线程创建请求。

维持不间断线程执行的假象。内核跟踪每个线程的指令和堆栈指针。当内核在 CPU 上加载线程（给线程执行 CPU 时间）时，它会加载特殊的 CPU 寄存器，其中包含内核为该特定线程维护的指令和堆栈指针。当内核从 CPU 卸载线程时，它会将这些指针存储在内核内存中。这样一来，内核就会产生一种错觉，即每个线程都有自己独立的堆栈，因为线程本身不需要处理这个堆栈指针操作。事实上，我们可以说每个线程都有自己的地址空间部分，逻辑上分配给他，但进程中的每个人都可以物理访问，但每个线程都有自己的私有堆栈指针。