1开场白

环境：

• 处理器架构：arm64
• 内核源码：linux-5.10.50
• ubuntu版本：20.04.1
• 代码阅读工具：vim ctags cscope

无论是任务处于用户态还是内核态，经常会因为等待某些事件而睡眠（可能是等待IO读写完成，也可能等待其他内核路径释放一把锁等）。本文来探讨一下，任务处于睡眠中有哪些状态？睡眠对于任务来说究竟意味着什么？内核是如何管理睡眠的任务的？我们会结合内核源代码来分析任务的睡眠，力求全方位角度来剖析。

注：由于篇幅问题，文章分为上下两篇，且这里不区分进程和任务，统一使用任务来表示进程。

主要讲解以下内容：

• 睡眠的三种状态

• 睡眠的内核原理

• 用户态睡眠

• 内核态睡眠

• 总结

2. 睡眠的三种状态

任务睡眠有三种状态：

浅度睡眠 

中度睡眠 

深度睡眠

2.1 浅度睡眠

进程描述符的state使用TASK_INTERRUPTIBLE表示这种状态。

为可中断的睡眠状态，这里可中断是可以被信号所打断（唤醒）。

这里给出被信号打断/唤醒的代码路径：

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
可以看到在信号传递的时候，会通过signal_wake_up唤醒从处于可中断睡眠状态的任务。

2.2 中度睡眠

进程描述符的state使用TASK_KILLABLE表示这种状态。

可以被致命信号所打断。

这里给出被致命信号打断/唤醒的代码路径：

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)