sleep() 函数完成后是不是会导致定时器中断？

Posted 2023-02-19

【中文标题】sleep() 函数完成后是不是会导致定时器中断？

【英文标题】：Does the sleep() function cause a timer interrupt upon completion?sleep() 函数完成后是否会导致定时器中断？

【发布时间】：2021-12-12 06:28:03

【问题描述】：

睡眠函数系列（sleep()、nanosleep()）一旦完成（即完成睡眠）会导致定时器中断吗？如果没有，操作系统如何确切知道它们何时完成？如果是这样，我知道定时器具有高中断优先级。这是否意味着一旦唤醒使用 sleep() 的程序可能会导致在一个 CPU（在多处理器中）上运行的另一个程序被删除以支持最近唤醒的程序？

【问题讨论】：

这将完全是特定于实现的，但我会冒昧地说不，sleep() 不会导致计时器中断 - 那些像往常一样在后台发生而sleep() 函数可以做它的事情。事实上，很可能是这样的中断，直接或间接地导致所述调用返回。

【参考方案1】：

sleep() 函数在完成时会导致定时器中断吗？

也许吧。

为了跟踪时间延迟，有两种常见的实现方式：

a) 定时器 IRQ 以固定频率发生（例如，可能每 1 毫秒）。当 IRQ 发生时，操作系统会检查是否有任何时间延迟过期并处理它们。在这种情况下，精度和开销之间存在折衷（为了获得更好的精度，您需要增加“每秒 IRQ”，这会增加处理所有 IRQ 的开销）。

b) 操作系统重新配置计时器以在最短延迟应在必要时到期时生成 IRQ（当最快延迟被取消、创建更早延迟或最短延迟到期时）。这没有“精度与开销”的折衷，但重新配置计时器硬件的开销更大。这通常称为“tickless”（因为没有常规/固定频率的“tick”）。

请注意，现代 80x86 系统的每个 CPU 都有一个本地 APIC 计时器，支持“在 TSC 截止日期上的 IRQ”。对于“tickless”，这意味着您通常可以获得优于 1 纳秒的精度而无需太多锁（使用“per CPU”结构来跟踪时间延迟）；并且重新配置定时器的成本非常小（因为定时器硬件直接内置在 CPU 本身中）。

对于“tickless”（这对于现代系统来说可能更好），当“sleep()”大部分时间到期时，您最终会得到一个计时器 IRQ（除非其他一些延迟在相同/相似的时间到期）。

这是否意味着一旦唤醒使用 sleep() 的程序可能会导致在一个 CPU（在多处理器中）上运行的另一个程序被删除以支持最近唤醒的程序？

最近解除阻塞的任务是否立即抢占取决于：

a) 调度程序设计。对于某些调度程序（例如幼稚的“循环”），它可能永远不会立即发生。

b) 未阻塞任务和当前运行任务的优先级。

c) 优化。任务切换需要开销，因此尽量减少任务切换的数量（例如，如果其他任务切换可能很快发生，则推迟/跳过任务切换）是可行的。还有涉及负载平衡、电源管理、缓存效率、内存（NUMA 等）和其他可能需要考虑的事情的复杂性。

【参考方案2】：

Linux 手册页注释：

可移植性说明 在某些系统上，可以使用 alarm(2) 和 SIGALRM（POSIX.1 许可）来实现 sleep() 这）;混合调用 alarm(2) 和 sleep() 是个坏主意。