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NOM

pthreads - Threads POSIX

DESCRIPTION

POSIX.1 décrit une série d’interfaces (fonctions et fichiers d’en-têtes) pour la programmation multithread, couramment appelée threads POSIX, ou pthreads. Un unique processus peut contenir plusieurs threads, qui exécutent tous le même programme. Ces threads partagent la même mémoire globale (segments de données et tas), mais chaque thread a sa propre pile (variables automatiques).

POSIX.1 requiert aussi que les threads partagent une série d’autres attributs (ces attributs sont par processus, plutôt que par thread) :

En plus de la pile, POSIX.1 indique que plusieurs autres attributs sont distincts pour chaque thread, dont les suivants :

Les caractéristiques spécifiques à Linux suivantes sont également distinctes pour chaque thread :

Valeurs de retour des fonctions pthreads
Most pthreads functions return 0 on success, and an error number on failure. Note that the pthreads functions do not set errno. For each of the pthreads functions that can return an error, POSIX.1-2001 specifies that the function can never fail with the error EINTR.

Identifiants de thread
Each of the threads in a process has a unique thread identifier (stored in the type pthread_t). This identifier is returned to the caller of pthread_create(3), and a thread can obtain its own thread identifier using pthread_self(3).

Thread IDs are guaranteed to be unique only within a process. (In all pthreads functions that accept a thread ID as an argument, that ID by definition refers to a thread in the same process as the caller.)

The system may reuse a thread ID after a terminated thread has been joined, or a detached thread has terminated. POSIX says: "If an application attempts to use a thread ID whose lifetime has ended, the behavior is undefined."

Fonctions sûres du point de vue des threads
Une fonction sûre du point de vue des threads est une fonction qui peut être appelée en toute sûreté (c’est-à-dire qu’elle renverra le même résultat d’où qu’elle soit appelée) par plusieurs threads en même temps.

POSIX.1-2001 et POSIX.1-2008 exigent que toutes les fonctions indiquées dans la norme soient sûres du point de vue des threads, excepté les fonctions suivantes :

asctime()
basename()
catgets()
crypt()
ctermid() avec un paramètre non NULL
ctime()
dbm_clearerr()
dbm_close()
dbm_delete()
dbm_error()
dbm_fetch()
dbm_firstkey()
dbm_nextkey()
dbm_open()
dbm_store()
dirname()
dlerror()
drand48()
ecvt() [POSIX.1-2001 uniquement (fonction supprimée dans POSIX.1-2008)]
encrypt()
endgrent()
endpwent()
endutxent()
fcvt() [POSIX.1-2001 uniquement (fonction supprimée dans POSIX.1-2008)]
ftw()
gcvt() [POSIX.1-2001 uniquement (fonction supprimée dans POSIX.1-2008)]
getc_unlocked()
getchar_unlocked()
getdate()
getenv()
getgrent()
getgrgid()
getgrnam()
gethostbyaddr() [POSIX.1-2001 uniquement (fonction supprimée dans POSIX.1-2008)]
gethostbyname() [POSIX.1-2001 uniquement (fonction supprimée dans POSIX.1-2008)]
gethostent()
getlogin()
getnetbyaddr()
getnetbyname()
getnetent()
getopt()
getprotobyname()
getprotobynumber()
getprotoent()
getpwent()
getpwnam()
getpwuid()
getservbyname()
getservbyport()
getservent()
getutxent()
getutxid()
getutxline()
gmtime()
hcreate()
hdestroy()
hsearch()
inet_ntoa()
l64a()
lgamma()
lgammaf()
lgammal()
localeconv()
localtime()
lrand48()
mrand48()
nftw()
nl_langinfo()
ptsname()
putc_unlocked()
putchar_unlocked()
putenv()
pututxline()
rand()
readdir()
setenv()
setgrent()
setkey()
setpwent()
setutxent()
strerror()
strsignal() [Ajoutée dans POSIX.1-2008]
strtok()
system() [Ajoutée dans POSIX.1-2008]
tmpnam() avec un paramètre non NULL
ttyname()
unsetenv()
wcrtomb() si son dernier paramètre est NULL
wcsrtombs() si son dernier paramètre est NULL
wcstombs()
wctomb()

Fonctions pour annulations sûres asynchrones
Une fonction pour annulations sûres asynchrones peut être appelée sans risque dans une application où l’état d’annulation est activé (consultez pthread_setcancelstate(3)).

POSIX.1-2001 et POSIX.1-2008 exigent que seules les fonctions suivantes soient pour annulations sûres asynchrones :

pthread_cancel()
pthread_setcancelstate()
pthread_setcanceltype()

Points d’annulation
POSIX.1 spécifie que certaines fonctions doivent, et certaines autres fonctions peuvent, être des points d’annulation. Si un thread est annulable, que son type d’annulation est retardé (« deferred ») et qu’une demande d’annulation est en cours pour ce thread, alors le thread est annulé quand il appelle une fonction qui est un point d’annulation.

POSIX.1-2001 et/ou POSIX.1-2008 exigent que les fonctions suivantes soient des points d’annulation :

accept()
aio_suspend()
clock_nanosleep()
close()
connect()
creat()
fcntl() F_SETLKW
fdatasync()
fsync()
getmsg()
getpmsg()
lockf() F_LOCK
mq_receive()
mq_send()
mq_timedreceive()
mq_timedsend()
msgrcv()
msgsnd()
msync()
nanosleep()
open()
openat() [Ajoutée dans POSIX.1-2008]
pause()
poll()
pread()
pselect()
pthread_cond_timedwait()
pthread_cond_wait()
pthread_join()
pthread_testcancel()
putmsg()
putpmsg()
pwrite()
read()
readv()
recv()
recvfrom()
recvmsg()
select()
sem_timedwait()
sem_wait()
send()
sendmsg()
sendto()
sigpause() [POSIX.1-2001 uniquement (dans la liste des fonctions pouvant être un point d’annulation dans POSIX.1-2008)]
sigsuspend()
sigtimedwait()
sigwait()
sigwaitinfo()
sleep()
system()
tcdrain()
usleep() [POSIX.1-2001 uniquement (fonction supprimée dans POSIX.1-2008)]
wait()
waitid()
waitpid()
write()
writev()

POSIX.1-2001 et/ou POSIX.1-2008 indiquent que les fonctions suivantes peuvent être des points d’annulation :

access()
asctime()
asctime_r()
catclose()
catgets()
catopen()
chmod() [Added in POSIX.1-2008]
chown() [Added in POSIX.1-2008]
closedir()
closelog()
ctermid()
ctime()
ctime_r()
dbm_close()
dbm_delete()
dbm_fetch()
dbm_nextkey()
dbm_open()
dbm_store()
dlclose()
dlopen()
dprintf() [Added in POSIX.1-2008]
endgrent()
endhostent()
endnetent()
endprotoent()
endpwent()
endservent()
endutxent()
faccessat() [Added in POSIX.1-2008]
fchmod() [Added in POSIX.1-2008]
fchmodat() [Added in POSIX.1-2008]
fchown() [Added in POSIX.1-2008]
fchownat() [Added in POSIX.1-2008]
fclose()
fcntl() (for any value of cmd argument)
fflush()
fgetc()
fgetpos()
fgets()
fgetwc()
fgetws()
fmtmsg()
fopen()
fpathconf()
fprintf()
fputc()
fputs()
fputwc()
fputws()
fread()
freopen()
fscanf()
fseek()
fseeko()
fsetpos()
fstat()
fstatat() [Added in POSIX.1-2008]
ftell()
ftello()
ftw()
futimens() [Added in POSIX.1-2008]
fwprintf()
fwrite()
fwscanf()
getaddrinfo()
getc()
getc_unlocked()
getchar()
getchar_unlocked()
getcwd()
getdate()
getdelim() [Added in POSIX.1-2008]
getgrent()
getgrgid()
getgrgid_r()
getgrnam()
getgrnam_r()
gethostbyaddr() [SUSv3 only (function removed in POSIX.1-2008)]
gethostbyname() [SUSv3 only (function removed in POSIX.1-2008)]
gethostent()
gethostid()
gethostname()
getline() [Added in POSIX.1-2008]
getlogin()
getlogin_r()
getnameinfo()
getnetbyaddr()
getnetbyname()
getnetent()
getopt() (if opterr is nonzero)
getprotobyname()
getprotobynumber()
getprotoent()
getpwent()
getpwnam()
getpwnam_r()
getpwuid()
getpwuid_r()
gets()
getservbyname()
getservbyport()
getservent()
getutxent()
getutxid()
getutxline()
getwc()
getwchar()
getwd() [SUSv3 only (function removed in POSIX.1-2008)]
glob()
iconv_close()
iconv_open()
ioctl()
link()
linkat() [Added in POSIX.1-2008]
lio_listio() [Added in POSIX.1-2008]
localtime()
localtime_r()
lockf() [Added in POSIX.1-2008]
lseek()
lstat()
mkdir() [Added in POSIX.1-2008]
mkdirat() [Added in POSIX.1-2008]
mkdtemp() [Added in POSIX.1-2008]
mkfifo() [Added in POSIX.1-2008]
mkfifoat() [Added in POSIX.1-2008]
mknod() [Added in POSIX.1-2008]
mknodat() [Added in POSIX.1-2008]
mkstemp()
mktime()
nftw()
opendir()
openlog()
pathconf()
pclose()
perror()
popen()
posix_fadvise()
posix_fallocate()
posix_madvise()
posix_openpt()
posix_spawn()
posix_spawnp()
posix_trace_clear()
posix_trace_close()
posix_trace_create()
posix_trace_create_withlog()
posix_trace_eventtypelist_getnext_id()
posix_trace_eventtypelist_rewind()
posix_trace_flush()
posix_trace_get_attr()
posix_trace_get_filter()
posix_trace_get_status()
posix_trace_getnext_event()
posix_trace_open()
posix_trace_rewind()
posix_trace_set_filter()
posix_trace_shutdown()
posix_trace_timedgetnext_event()
posix_typed_mem_open()
printf()
psiginfo() [Added in POSIX.1-2008]
psignal() [Added in POSIX.1-2008]
pthread_rwlock_rdlock()
pthread_rwlock_timedrdlock()
pthread_rwlock_timedwrlock()
pthread_rwlock_wrlock()
putc()
putc_unlocked()
putchar()
putchar_unlocked()
puts()
pututxline()
putwc()
putwchar()
readdir()
readdir_r()
readlink() [Added in POSIX.1-2008]
readlinkat() [Added in POSIX.1-2008]
remove()
rename()
renameat() [Added in POSIX.1-2008]
rewind()
rewinddir()
scandir() [Added in POSIX.1-2008]
scanf()
seekdir()
semop()
setgrent()
sethostent()
setnetent()
setprotoent()
setpwent()
setservent()
setutxent()
sigpause() [Added in POSIX.1-2008]
stat()
strerror()
strerror_r()
strftime()
symlink()
symlinkat() [Added in POSIX.1-2008]
sync()
syslog()
tmpfile()
tmpnam()
ttyname()
ttyname_r()
tzset()
ungetc()
ungetwc()
unlink()
unlinkat() [Added in POSIX.1-2008]
utime() [Added in POSIX.1-2008]
utimensat() [Added in POSIX.1-2008]
utimes() [Added in POSIX.1-2008]
vdprintf() [Added in POSIX.1-2008]
vfprintf()
vfwprintf()
vprintf()
vwprintf()
wcsftime()
wordexp()
wprintf()
wscanf()

Une implémentation peut également indiquer d’autres fonctions non spécifiées dans la norme comme étant des points d’annulation. En particulier, une implémentation marquera probablement toute fonction non standard qui peut bloquer comme étant un point d’annulation (ceci inclus la plupart des fonctions qui peuvent toucher des fichiers).

It should be noted that even if an application is not using asynchronous cancellation, that calling a function from the above list from an asynchronous signal handler may cause the equivalent of asynchronous cancellation. The underlying user code may not expect asynchronous cancellation and the state of the user data may become inconsistent. Therefore signals should be used with caution when entering a region of deferred cancellation.

Compiler sous Linux
Sous Linux, les programmes utilisant l’API pthreads doivent être compilés avec cc -pthread.

Implémentations des threads POSIX sous Linux
Deux implémentations différentes des threads ont été fournies par la bibliothèque C de GNU sous Linux :
LinuxThreads

Il s’agit de l’implémentation des Pthreads originelle. Depuis la glibc 2.4, cette implémentation n’est plus prise en charge.

NPTL (Native POSIX Threads Library)

Il s’agit de l’implémentation moderne des Pthreads. Par rapport à LinuxThreads, NPTL se conforme mieux aux exigences de la norme POSIX.1, et une meilleure performance lors de la création d’un grand nombre de threads. NPTL est disponible depuis la glibc 2.3.2, et nécessite des fonctionnalités présentes dans le noyau Linux 2.6.

Ces deux implémentation sont dit de type 1:1, ce qui veut dire que chaque thread correspond à une entité d’ordonnancement du noyau. Les deux implémentations utilisent l’appel système clone(2) de Linux. Dans NPTL, les primitives de synchronisation de threads (mutexes, jonction de thread, etc.) sont implémentées avec l’appel système futex(2) de Linux.

LinuxThreads
Les fonctionnalités importantes de cette implémentation sont les suivantes :

L’implémentation LinuxThreads s’écarte de la spécification POSIX.1 par plusieurs aspects, dont les suivants :

NPTL
With NPTL, all of the threads in a process are placed in the same thread group; all members of a thread group share the same PID. NPTL does not employ a manager thread.

NPTL makes internal use of the first two real-time signals; these signals cannot be used in applications. See nptl(7) for further details.

NPTL a encore au moins une non conformité à POSIX.1 :

Certaines non conformités n’apparaissent qu’avec des noyaux plus anciens :

Veuillez noter les points suivants à propos de l’implémentation NPTL :

Déterminer l’implémentation des threads utilisée
Depuis glibc 2.3.2, la commande getconf(1) peut être utilisée pour déterminer l’implémentation de threads du système, par exemple :

bash$ getconf GNU_LIBPTHREAD_VERSION
NPTL 2.3.4

Avec des versions plus anciennes de la glibc, une commande comme la suivante devrait être suffisante pour déterminer l’implémentation de threads par défaut :

bash$ $( ldd /bin/ls | grep libc.so | awk '{print $3}' ) | \
                egrep -i 'threads|nptl'
        Native POSIX Threads Library by Ulrich Drepper et al

Choisir l’implémentation des threads : LD_ASSUME_KERNEL
Sur les systèmes avec une glibc fournissant à la fois LinuxThreads et NPTL (i.e. glibc 2.3.x), la variable d’environnement LD_ASSUME_KERNEL peut être utilisée pour écraser le choix par défaut d’implémentation de threads fait par l’éditeur de liens dynamique. Cette variable indique à l’éditeur de liens dynamique qu’il doit faire comme s’il était exécuté avec une version particulière du noyau. En indiquant une version du noyau ne fournissant pas les fonctionnalités nécessitées par NPTL, on peut forcer l’utilisation de LinuxThreads. (La raison la plus probable pour cela est d’exécuter une application (boguée) qui dépend d’un comportement de LinuxThreads non conforme à la spécification.) Par exemple :

bash$ $( LD_ASSUME_KERNEL=2.2.5 ldd /bin/ls | grep libc.so | \
                awk '{print $3}' ) | egrep -i 'threads|nptl'
        linuxthreads-0.10 by Xavier Leroy

VOIR AUSSI

clone(2), fork(2), futex(2), gettid(2), proc(5), attributes(7), futex(7), nptl(7), sigevent(7), signal(7)

Various Pthreads manual pages, for example: pthread_atfork(3), pthread_attr_init(3), pthread_cancel(3), pthread_cleanup_push(3), pthread_cond_signal(3), pthread_cond_wait(3), pthread_create(3), pthread_detach(3), pthread_equal(3), pthread_exit(3), pthread_key_create(3), pthread_kill(3), pthread_mutex_lock(3), pthread_mutex_unlock(3), pthread_mutexattr_destroy(3), pthread_mutexattr_init(3), pthread_once(3), pthread_spin_init(3), pthread_spin_lock(3), pthread_rwlockattr_setkind_np(3), pthread_setcancelstate(3), pthread_setcanceltype(3), pthread_setspecific(3), pthread_sigmask(3), pthread_sigqueue(3), and pthread_testcancel(3)

COLOPHON

Cette page fait partie de la publication 5.07 du projet man-pages Linux. Une description du projet et des instructions pour signaler des anomalies et la dernière version de cette page, peuvent être trouvées à l’adresse https://www.kernel.org/doc/man-pages/.

TRADUCTION

La traduction française de cette page de manuel a été créée par Christophe Blaess <https://www.blaess.fr/christophe/>;, Stéphan Rafin <stephan.rafin [AT] laposte.net>, Thierry Vignaud <tvignaud [AT] mandriva.com>, François Micaux, Alain Portal <aportal [AT] univ-montp2.fr>, Jean-Philippe Guérard <fevrier [AT] tigreraye.org>, Jean-Luc Coulon (f5ibh) <jean-luc.coulon [AT] wanadoo.fr>, Julien Cristau <jcristau [AT] debian.org>, Thomas Huriaux <thomas.huriaux [AT] gmail.com>, Nicolas François <nicolas.francois [AT] centraliens.net>, Florentin Duneau <fduneau [AT] gmail.com>, Simon Paillard <simon.paillard [AT] resel.fr>, Denis Barbier <barbier [AT] debian.org>, David Prévot <david [AT] tilapin.org> et Frédéric Hantrais <fhantrais [AT] gmail.com>

Cette traduction est une documentation libre ; veuillez vous reporter à la GNU General Public License version 3 concernant les conditions de copie et de distribution. Il n’y a aucune RESPONSABILITÉ LÉGALE.

Si vous découvrez un bogue dans la traduction de cette page de manuel, veuillez envoyer un message à <debian-l10n-french [AT] lists.org>.