调用sleep时操作系统中发生了什么？

​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 <unistd.h>
void main() {  
  sleep(1);
}

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}, 0

strace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。​