被问懵了:一个进程最多可以创建多少个线程?

大家好,我是小林。

昨天有位读者问了我这么个问题:

被问懵了:一个进程最多可以创建多少个线程?


被问懵了:一个进程最多可以创建多少个线程?

大致意思就是,他看了一个面经,说虚拟内存是 2G 大小,然后他看了我的图解系统 PDF 里说虚拟内存是 4G,然后他就懵逼了。

其实他看这个面经很有问题,没有说明是什么操作系统,以及是多少位操作系统。

因为不同的操作系统和不同位数的操作系统,虚拟内存可能是不一样多。

Windows 系统我不了解,我就说说 Linux 系统。

在 Linux 操作系统中,虚拟地址空间的内部又被分为内核空间和用户空间两部分,不同位数的系统,地址 空间的范围也不同。比如最常⻅的 32 位和 64 位系统,如下所示:

被问懵了:一个进程最多可以创建多少个线程?

通过这里可以看出:

32 位系统的内核空间占用 1G ,位于最高处,剩下的 3G 是用户空间;

64 位系统的内核空间和用户空间都是 128T ,分别占据整个内存空间的最高和最低处,剩下的中
间部分是未定义的。

接着,来看看读者那个面经题目:一个进程最多可以创建多少个线程?

这个问题跟两个东西有关系:

进程的虚拟内存空间上限,因为创建一个线程,操作系统需要为其分配一个栈空间,如果线程数量越多,所需的栈空间就要越大,那么虚拟内存就会占用的越多。

系统参数限制,虽然 Linux 并没有内核参数来控制单个进程创建的最大线程个数,但是有系统级别的参数来控制整个系统的最大线程个数。

我们先看看,在进程里创建一个线程需要消耗多少虚拟内存大小?

我们可以执行 ulimit -a 这条命令,查看进程创建线程时默认分配的栈空间大小,比如我这台服务器默认分配给线程的栈空间大小为 8M。

被问懵了:一个进程最多可以创建多少个线程?

在前面我们知道,在 32 位 Linux 系统里,一个进程的虚拟空间是 4G,内核分走了1G,留给用户用的只有 3G

那么假设创建一个线程需要占用 10M 虚拟内存,总共有 3G 虚拟内存可以使用。于是我们可以算出,最多可以创建差不多 300 个(3G/10M)左右的线程。

如果你想自己做个实验,你可以找台 32 位的 Linux 系统运行下面这个代码:

被问懵了:一个进程最多可以创建多少个线程?

由于我手上没有 32 位的系统,我这里贴一个网上别人做的测试结果:

被问懵了:一个进程最多可以创建多少个线程?

如果想使得进程创建上千个线程,那么我们可以调整创建线程时分配的栈空间大小,比如调整为 512k:

$ ulimit -s 512

说完 32 位系统的情况,我们来看看 64 位系统里,一个进程能创建多少线程呢?

我的测试服务器的配置:

64 位系统;

2G 物理内存;

单核 CPU。

64 位系统意味着用户空间的虚拟内存最大值是 128T,这个数值是很大的,如果按创建一个线程需占用 10M 栈空间的情况来算,那么理论上可以创建 128T/10M 个线程,也就是 1000多万个线程,有点魔幻!

所以按 64 位系统的虚拟内存大小,理论上可以创建无数个线程。

事实上,肯定创建不了那么多线程,除了虚拟内存的限制,还有系统的限制。

比如下面这三个内核参数的大小,都会影响创建线程的上限:

/proc/sys/kernel/threads-max,表示系统支持的最大线程数,默认值是 14553;

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