1. 简介
线程是计算机程序中的执行流程，它负责执行程序的指令。在 Linux 中，线程使用轻量级进程实现，根据调度优先级和操作系统调度算法对调度进行管理，这样就能够实现多线程并发执行。对于一个系统来说，如果线程的调度管理得当，就能发挥出很好的性能，否则线程的执行效率就会降低，甚至可能引起系统性能不佳。因此，对 Linux 下的线程分析技术进行研究，具有很强的实用价值和意义。
2. 线程调度分析技术
2.1. 线程调度方式
在 Linux 中，线程有两种调度方式：
分时调度：将 CPU 的时间片分配给每个线程，每个线程的运行时间相同，不会因为某个线程的阻塞而影响其他线程。在 Linux 中默认采用分时调度。
实时调度：为了响应更快的事件，多数情况下是抢占式的，即当有高优先级的线程需要执行时，它可以抢占 CPU，并保证被阻塞的线程在一定时间内可以获得机会。
2.2. 线程调度算法
Linux 采用完全公平调度算法（CFS）来对线程进行调度。这个算法通过计算每个线程的虚拟运行时间，将 CPU 时间片分配给它们，以保证每个线程的运行时间相对公平。
2.3. 线程优先级
Linux 中，线程优先级的范围是 0~139，数字越小表示优先级越高。当一个线程优先级高时，会比优先度低的线程更快地获得 CPU 时间。 线程优先级可以通过设置调度策略和优先级来改变，默认策略为 SCHED_OTHER（普通策略），默认优先级为 0。
2.4. 线程状态
线程状态分为运行（Running）、就绪（Ready）、阻塞（Blocked）和终止（Terminated）。Linux 中，一个线程的状态会随着时间的变化而发生变化。从创建出来时，线程处于就绪状态，等待 CPU 等资源，当系统调度到它时，状态变为运行。当线程需要等待 I/O 操作等资源时，就会变成阻塞状态。当线程执行完毕或者被取消掉时，状态为终止状态。
3. 线程分析工具
为了更好地了解线程的运行状态，Linux 系统提供了一些非常强大的工具。
3.1. top
top 命令可以实时查看系统的 CPU 使用率、内存使用率、进程数、线程数等信息。
top - 17:37:54 up 6:04, 1 user, load average: 0.01, 0.08, 0.08
Tasks: 360 total, 1 running, 346 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
%Cpu(s): 0.4 us, 0.2 sy, 0.0 ni, 99.4 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
KiB Mem : 16311912 total, 6218412 free, 3377876 used, 6720624 buff/cache
KiB Swap: 3670012 total, 3670012 free, 0 used. 12203940 avail Mem
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
11594 root 20 0 0 0 0 I 0.3 0.0 0:00.95 kworker/30:2-events
9615 root 20 0 0 0 0 I 0.2 0.0 0:01.11 kworker/4:2-events
2027 root 20 0 0 0 0 I 0.1 0.0 0:01.09 kworker/0:1-events
21 root 20 0 0 0 0 S 0.1 0.0 0:03.25 ksoftirqd/1
11955 im 20 0 3996828 87612 27416 S 0.1 0.5 0:01.08 gnome-shell
9 root 20 0 0 0 0 S 0.1 0.0 0:10.09 rcu_sched
3.2. ps
ps 命令可以查看当前系统中所有的进程和线程信息。
ps -eLf
UID PID PPID LWP C NLWP STIME TTY TIME CMD
root 1 0 1 0 1 12:17 ? 00:00:04 /sbin/init splash
root 1 0 1 0 1 12:17 ? 00:00:00 /sbin/init splash
root 1 0 1 0 1 12:17 ? 00:00:00 /sbin/init splash
root 1 0 1 0 1 12:17 ? 00:00:00 /sbin/init splash
root 1 0 1 0 1 12:17 ? 00:00:00 /sbin/init splash
root 1 0 1 0 1 12:17 ? 00:00:00 /sbin/init splash
...
3.3. strace
strace 命令可以跟踪一个进程或线程的系统调用和信号。
strace -p pid 3.4. perf
perf 命令可以用来性能分析，包括 CPU、内存、IO 等情况。
perf top 4. 总结
Linux 系统提供了多种工具来对线程进行分析，包括 top、ps、strace 和 perf 等。通过运用这些工具，可以更好地了解线程的执行过程和状态，从而优化程序的性能。