OS中阻塞與掛起的區別 sleep 的實現原理

部落格原文

核心的sleep()函式是在掛起原語的基礎上利用定時器實現的。

阻塞與掛起都是程序的狀態，但他們有一些相似之處，也有一些區別，下面先對他們進行概述，再進行比較

阻塞：正在執行的程序由於發生某時間（如i/o請求、申請緩衝區失敗等）暫時無法繼續執行。此時引起程序排程，os把處理機分配給另乙個就緒程序，而讓受阻程序處於暫停狀態，一般將這種狀態稱為阻塞狀態。

掛起：由於系統和使用者的需要引入了掛起的操作，程序被掛起意味著該程序處於靜止狀態。如果程序正在執行，它將暫停執行，若原本處於就緒狀態，則該程序此時暫不接受排程。

共同點：

1. 程序都暫停執行

2. 程序都釋放cpu，即兩個過程都會涉及上下文切換

不同點：

1. 對系統資源占用不同：雖然都釋放了cpu，但阻塞的程序仍處於記憶體中，而掛起的程序通過「對換」技術被換出到外存（磁碟）中。

2. 發生時機不同：阻塞一般在程序等待資源（io資源、訊號量等）時發生；而掛起是由於使用者和系統的需要，例如，終端使用者需要暫停程式研究其執**況或對其進行修改、os為了提高記憶體利用率需要將暫時不能執行的程序（處於就緒或阻塞佇列的程序）調出到磁碟

3. 恢復時機不同：阻塞要在等待的資源得到滿足（例如獲得了鎖）後，才會進入就緒狀態，等待被排程而執行；被掛起的程序由將其掛起的物件（如使用者、系統）在時機符合時（除錯結束、被排程程序選中需要重新執行）將其主動啟用

之所以將sleep一起討論，是因為sleep是乙個很常見的系統呼叫，在很多程式語言中，也有對應的函式，所以一起討論可以明白sleep的過程與阻塞和掛起在底層的效果又有哪些區別。

sleep()：程序、執行緒或任務(linux中不區分程序與執行緒，都稱為task)可以sleep，這會導致它們暫停執行一段時間，直到等待的時間結束才恢復執行或在這段時間內被中斷。

sleep()在os中的實現的大概流程：

-掛起程序（或執行緒）並修改其執行狀態

- 用sleep()提供的引數來設定乙個定時器。

- 當時間結束，定時器會觸發，核心收到中斷後修改程序（或執行緒）的執行狀態。例如執行緒會被標誌為就緒而進入就緒佇列等待排程。

ps：關於第二點在這裡要介紹一些背景知識：可變定時器(variable timer)一般在硬體層面是通過乙個固定的時鐘和計數器來實現的，每經過乙個時鐘週期將計數器遞減，當計數器的值為0時產生中斷。核心註冊乙個定時器後可以在一段時間後收到中斷。

在linux下，sleep()的實現流程大概如下：

#include 
#include 
#include 
#include 
///時鐘程式設計 alarm()
void wakeup()
int main(void)

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