进程（process）和线程（thread）是操作系统的基本概念，但是它们比较抽象，不容易掌握。

最近，我读到一篇材料，发现有一个很好的类比，可以把它们解释地清晰易懂。

1.

计算机的核心是CPU，它承担了所有的计算任务。它就像一座工厂，时刻在运行。

2.

假定工厂的电力有限，一次只能供给一个车间使用。也就是说，一个车间开工的时候，其他车间都必须停工。背后的含义就是，单个CPU一次只能运行一个任务。

3.

进程就好比工厂的车间，它代表CPU所能处理的单个任务。任一时刻，CPU总是运行一个进程，其他进程处于非运行状态。

4.

一个车间里，可以有很多工人。他们协同完成一个任务。

5.

线程就好比车间里的工人。一个进程可以包括多个线程。

6.

车间的空间是工人们共享的，比如许多房间是每个工人都可以进出的。这象征一个进程的内存空间是共享的，每个线程都可以使用这些共享内存。

7.

可是，每间房间的大小不同，有些房间最多只能容纳一个人，比如厕所。里面有人的时候，其他人就不能进去了。这代表一个线程使用某些共享内存时，其他线程必须等它结束，才能使用这一块内存。

8.

一个防止他人进入的简单方法，就是门口加一把锁。先到的人锁上门，后到的人看到上锁，就在门口排队，等锁打开再进去。这就叫"互斥锁"（Mutual exclusion，缩写 Mutex），防止多个线程同时读写某一块内存区域。

9.

还有些房间，可以同时容纳n个人，比如厨房。也就是说，如果人数大于n，多出来的人只能在外面等着。这好比某些内存区域，只能供给固定数目的线程使用。

10.

这时的解决方法，就是在门口挂n把钥匙。进去的人就取一把钥匙，出来时再把钥匙挂回原处。后到的人发现钥匙架空了，就知道必须在门口排队等着了。这种做法叫做"信号量"（Semaphore），用来保证多个线程不会互相冲突。

不难看出，mutex是semaphore的一种特殊情况（n=1时）。也就是说，完全可以用后者替代前者。但是，因为mutex较为简单，且效率高，所以在必须保证资源独占的情况下，还是采用这种设计。

11.

操作系统的设计，因此可以归结为三点：

（1）以多进程形式，允许多个任务同时运行；

（2）以多线程形式，允许单个任务分成不同的部分运行；

（3）提供协调机制，一方面防止进程之间和线程之间产生冲突，另一方面允许进程之间和线程之间共享资源。

（完）

大家好，我是小林。

昨天有位读者问了我这么个问题：

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:

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。

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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。

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：

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：

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

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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；
• /proc/sys/kernel/pid_max，表示系统全局的 PID 号数值的限制，每一个进程或线程都有 ID，ID 的值超过这个数，进程或线程就会创建失败，默认值是 32768；
• /proc/sys/vm/max_map_count，表示限制一个进程可以拥有的VMA(虚拟内存区域)的数量，具体什么意思我也没搞清楚，反正如果它的值很小，也会导致创建线程失败，默认值是 65530。

那接下针对我的测试服务器的配置，看下一个进程最多能创建多少个线程呢？

我在这台服务器跑了前面的程序，其结果如下：

可以看到，创建了 14374 个线程后，就无法在创建了，而且报错是因为资源的限制。

前面我提到的 threads-max 内核参数，它是限制系统里最大线程数，默认值是 14553。

我们可以运行那个测试线程数的程序后，看下当前系统的线程数是多少，可以通过 top -H 查看。

左上角的 Threads 的数量显示是 14553，与 threads-max 内核参数的值相同，所以我们可以认为是因为这个参数导致无法继续创建线程。

那么，我们可以把 threads-max 参数设置成 99999:

echo 99999 > /proc/sys/kernel/threads-max

设置完 threads-max 参数后，我们重新跑测试线程数的程序，运行后结果如下图：

可以看到，当进程创建了 32326 个线程后，就无法继续创建里，且报错是无法继续申请内存。

此时的上限个数很接近 pid_max 内核参数的默认值（32768），那么我们可以尝试将这个参数设置为 99999：

echo 99999 > /proc/sys/kernel/pid_max

设置完 pid_max 参数后，继续跑测试线程数的程序，运行后结果创建线程的个数还是一样卡在了 32768 了。

当时我也挺疑惑的，明明 pid_max 已经调整大后，为什么线程个数还是上不去呢？

后面经过查阅资料发现，max_map_count 这个内核参数也是需要调大的，但是它的数值与最大线程数之间有什么关系，我也不太明白，只是知道它的值是会限制创建线程个数的上限。

然后，我把 max_map_count 内核参数也设置成后 99999：

echo 99999 > /proc/sys/kernel/max_map_count 

继续跑测试线程数的程序，结果如下图：

当创建差不多 5 万个线程后，我的服务器就卡住不动了，CPU 都已经被占满了，毕竟这个是单核 CPU，所以现在是 CPU 的瓶颈了。

我只有这台服务器，如果你们有性能更强的服务器来测试的话，有兴趣的小伙伴可以去测试下。

接下来，我们换个思路测试下，把创建线程时分配的栈空间调大，比如调大为 100M，在大就会创建线程失败。

ulimit -s 1024000

设置完后，跑测试线程的程序，其结果如下：

总共创建了 26390 个线程，然后就无法继续创建了，而且该进程的虚拟内存空间已经高达 25T，要知道这台服务器的物理内存才 2G。

为什么物理内存只有 2G，进程的虚拟内存却可以使用 25T 呢？

因为虚拟内存并不是全部都映射到物理内存的，程序是有局部性的特性，也就是某一个时间只会执行部分代码，所以只需要映射这部分程序就好。

你可以从上面那个 top 的截图看到，虽然进程虚拟空间很大，但是物理内存（RES）只有使用了 400 多M。

好了，简单总结下：

• 32 位系统，用户态的虚拟空间只有 3G，如果创建线程时分配的栈空间是 10M，那么一个进程最多只能创建 300 个左右的线程。
• 64 位系统，用户态的虚拟空间大到有 128T，理论上不会受虚拟内存大小的限制，而会受系统的参数或性能限制。

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絮叨絮叨

小林在 CSDN 写了很多图解网络和操作系统的系列文章，很高兴收获到很朋友的认可和支持，正好最近图解网络和操作系统的文章连载的有 20+ 篇了，也算有个体系了。

所以为了方便大家阅读，小林把自己原创的图解网络和图解操作系统整理成了 PDF，一整理后，没想到每个图解都输出了 15 万字 + 500 张图，质量也是杠杠的，有很多朋友特地私信我，看了我的图解拿到了大厂的offer。

图解系统 PDF 开源下载：图解系统 PDF 下载地址（点击）

图解网络 PDF 开源下载：图解网络 PDF 下载地址（点击）

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我是小林，今天的你，比昨天更博学了吗？

目录

说明

Linux中最多可以有多少个进程？

软限制

pid_t类型限制

一个进程中最多可以有多少个线程？

文件描述符数限制

内存限制（线程堆栈内存*n）

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说明

进程：系统分配资源的载体，是程序运行的实例；

线程：程序执行的最小单元，是进程中的一个实体用来执行程序，一个进程中有多个线程。

既然如此，我们可以想象，一个系统中的进程数量肯定是有上限的，不然系统资源就会不够用了，同样的道理，一个进程中的线程资源也是有上限的。

Linux中最多可以有多少个进程？

软限制

一.Linux中有一个命令可以帮助我们查看系统中的进程上限

[pigff@izbp13yd4r85qvk53t04mbz ~]$ ulimit -u
4096

这属于软限制，是可以改变的。也就是说在我的机器上最多可以有4096个进程，但是我可以通过改变这个参数的值来修改对于进程数量的软限制，比如说用下面的命令将软限制改到5120。

 ulimit -u 5120

pid_t类型限制

 二.我们用pid_t来表示一个进程的pid，因此能表示的进程的范围一定不会超过pid_t类型的大小

[pigff@izbp13yd4r85qvk53t04mbz ~]$ cat /proc/sys/kernel/pid_max
32768

pid_t实际上就是一个short类型变量，当然这里能表示的范围只是进程id最多表示到这么多，这只是一个理论值，实际上，由于内存等系统资源的限制，根本不会同时有这么多的进程存在。

一个进程中最多可以有多少个线程？

文件描述符数限制

一、ulimit -n可以查看一个进程最多可以打开多少文件描述符数；

内存限制（线程堆栈内存*n）

Linux中线程占用内存中，取决于分配给线程的调用栈大小，可以用ulimit -s命令来查看大小（stack size (kbytes,-s)表示线程堆栈大小，一般常见的有10M或者是8M）。

我们还知道，一个进程的虚拟内存是4G，在Linux32位平台下，内核分走了1G，留给用户用的只有3G，于是我们可以想到，创建一个线程占有了10M内存，总共有3G内存可以使用。于是可想而知，3G/10M=最大线程数，最多可以创建差不多300个左右的线程。　但实际会比这个数小一点,因为程序本身占内存,还有些管理线程。64位系统的不一样，64系统的线程数并不是简单是用 内存/线程栈 ，

因此，进程最多可以创建的线程数是根据分配给调用栈的大小，以及操作系统（32位和64位不同）共同决定的。
 

　　可以使用ulimit -s来设置stack size,设置的小一点开辟的线程就多。
    同时,

　　/usr/include/bits/local_lim.h中的PTHREAD_THREADS_MAX限制了进程的最大线程数
　　/proc/sys/kernel/threads-max中限制了系统的最大线程数

   查看公司的服务器：

   限制数为:  2^19
   实际测试结果：2^16

三、最靠谱的方法还是自己写程序测试的结果

#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>
#include<stdio.h>
 
void* foo(void* param)
{
}
 
int main()
{
        int i = 0;
        pthread_t thread;
        while (1) {
                if (pthread_create(&thread, NULL, foo, NULL) != 0)
                        break;
                i ++;
        }
        printf("i = %d\n", i);
}

编译命令如下：

g++ main.cpp -o main -lpthread

　执行结果：

[root@localhost]# ./main

i = 32747

原文：

Linux中最多有多少进程？一个进程最多有多少线程？_pigff的博客-CSDN博客

Linux下一个进程可以开多少线程 - 步孤天 - 博客园