调用sleep时操作系统中发生了什么?
调用sleep时操作系统中发生了什么?
作者:码农的荒岛求生 2023-03-31 08:12:30系统 其他OS nanosleep会暂停当前线程的执行直到经过了参数指定的时间,或者出现某个signal,该signal触发了该线程的信号handler又或者该信号终止了该进程。大家好,我是小风哥。
相信不管你使用的是什么语言,或多或少都会调用过sleep函数,那么你知道当调用这个函数时操作系统中发生了什么吗?今天就来简单聊聊这个问题,这又是一个软件与硬件配合的经典案例。
假如我们没有操作系统,那么sleep函数的实现可能就是忙等,busy wait,即,简单的在一个for循环中消耗CPU,但有操作系统的帮助我们大可不必浪费宝贵的CPU资源。
大部分操作系统都提供了“sleep”系统调用,当我们在用户态不管用什么语言调用sleep时最终都会调用到该系统调用,系统调用后操作系统开始运行,此时:
1, 操作系统暂停该进程(线程)的执行并改变其运行状态,比如将其设置为等待状态
2,操作系统为该进程(线程)创建一个计时器,操作系统是怎样知道时间这个概念的呢?实际上很简单,假设你对时间一无所知,但我告诉你,你旁边有一条可爱的小狗,它会一秒钟汪汪汪一次,这样每当听到小狗汪汪汪时你就知道时间又过去了一秒钟,同时在纸上记下来,这样你就知道时间了。
回到我们这里,你就相当于操作系统,小狗就好比计算机系统中硬件-定时器,timer,定时器会以固定频率产生中断信号,发出中断信号后操作系统开始接管计算机系统,并开始处理一些和时间相关事情,比如检查该当前进程(线程)的时间片是否用尽、其它等待的线程是否需要唤醒等等。
3,操作系统检测到该进程(线程)定时器时间已到,将该进程(线程)从等待状态转为可执行状态,注意此时该进程(线程)可能不会立即执行,即使该进程(线程)已经位于就绪状态也要等待,因为此时系统中可能有更高优先级的进程,又或者正在运行的进程其时间片还未用完。
所以我们可以看到,假设调用sleep给定的参数是1s,那么你的进程并不会精确暂停1s然后再运行,从调用sleep到再次运行的时间一定不少于1s,也就是可能会稍多于1s,但一定不会少于1s。
在Linux系统中与sleep相关的系统调用最常见的是nanosleep,假设你有一段这样的C语言代码:
#include编译后生成的可执行程序叫做test,那么使用Linux下的strace命令运行该程序就会得到:
$ strace test...nanosleep({tv_sec=1, tv_nsec=0}, 0strace命令会把程序调用的所有系统调用都显示出来,可以看到该程序最终调用nanosleep系统调用,接下来我们看看该系统调用的作用是什么,官方文档:
nanosleep会暂停当前线程的执行直到经过了参数指定的时间,或者出现某个signal,该signal触发了该线程的信号handler又或者该信号终止了该进程。
大部分用户态语言调用sleep时操作系统内部都是这样实现的。
好啦,这篇就到这里,希望对大家理解操作系统有所帮助。
责任编辑:武晓燕 来源:码农的荒岛求生 操作系统nanosleep信号推荐系统
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