1開場白

環(huán)境：

• 處理器架構：arm64
• 內(nèi)核源碼：linux-5.10.50
• ubuntu版本：20.04.1
• 代碼閱讀工具：vim ctags cscope

無論是任務處于用戶態(tài)還是內(nèi)核態(tài)，經(jīng)常會因為等待某些事件而睡眠（可能是等待IO讀寫完成，也可能等待其他內(nèi)核路徑釋放一把鎖等）。本文來探討一下，任務處于睡眠中有哪些狀態(tài)？睡眠對于任務來說究竟意味著什么？內(nèi)核是如何管理睡眠的任務的？我們會結合內(nèi)核源代碼來分析任務的睡眠，力求全方位角度來剖析。

注：由于篇幅問題，文章分為上下兩篇，且這里不區(qū)分進程和任務，統(tǒng)一使用任務來表示進程。

主要講解以下內(nèi)容：

• 睡眠的三種狀態(tài)

• 睡眠的內(nèi)核原理

• 用戶態(tài)睡眠

• 內(nèi)核態(tài)睡眠

• 總結

2. 睡眠的三種狀態(tài)

任務睡眠有三種狀態(tài)：

淺度睡眠?

中度睡眠?

深度睡眠

2.1 淺度睡眠

進程描述符的state使用TASK_INTERRUPTIBLE表示這種狀態(tài)。

為可中斷的睡眠狀態(tài)，這里可中斷是可以被信號所打斷（喚醒）。

這里給出被信號打斷/喚醒的代碼路徑：

kernel/signal.c
SYSCALL_DEFINE2(kill,?pid_t,?pid,?int,?sig)
->kill_something_info
????->__kill_pgrp_info
????????->group_send_sig_info
????????????->do_send_sig_info
????????????????->send_signal
????????????????????->__send_signal??
????????????????????????->complete_signal
????????????????????????????->signal_wake_up
?????????????????????????????????->?signal_wake_up_state(t,?resume???TASK_WAKEKILL?:?0)?
????????????????????????????????????->wake_up_state(t,?state?|?TASK_INTERRUPTIBLE)
????????????????????????????????????????->try_to_wake_up
可以看到在信號傳遞的時候，會通過signal_wake_up喚醒從處于可中斷睡眠狀態(tài)的任務。

2.2 中度睡眠

進程描述符的state使用TASK_KILLABLE表示這種狀態(tài)。

可以被致命信號所打斷。

這里給出被致命信號打斷/喚醒的代碼路徑：

include/linux/sched.h
#define?TASK_KILLABLE???????????????????(TASK_WAKEKILL?|?TASK_UNINTERRUPTIBLE)

kernel/signal.c
SYSCALL_DEFINE2(kill,?pid_t,?pid,?int,?sig)
->kill_something_info
????->__kill_pgrp_info
????????->group_send_sig_info
????????????->do_send_sig_info
????????????????->send_signal
????????????????????->__send_signal??
????????????????????????->complete_signal
?????????????????????????->
????????????????????????????????if?(sig_fatal(p,?sig)?