编译:Linux 中国 / Cwndmiao ,英文:Gustavo https://linux.cn/article-9095-1.html 请各位思考以下问题:在你阅读本文的这段时间内,计算机中的操作系统在 运行 吗?又或者仅仅是 Web 浏览器在运行?又或者它们也许均处于空闲状态,等待着你的指示? 这些问题并不复杂,但它们深入涉及到系统软件工作的本质。为了准确回答这些问题,我们需要透彻理解操作系统的行为模型,包括性能、安全和除错等方面。在该系列文章中,我们将以 Linux 为主举例来帮助你建立操作系统的行为模型,OS X 和 Windows 在必要的时候也会有所涉及。对那些深度探索者,我会在适当的时候给出 Linux 内核源码的链接。 这里有一个基本认知,就是,在任意给定时刻,某个 CPU 上仅有一个任务处于活动状态。大多数情形下这个任务是某个用户程序,例如你的 Web 浏览器或音乐播放器,但它也可能是一个操作系统线程。可以确信的是,它是 一个任务 ,不是两个或更多,也不是零个,对, 永远 是一个。 这听上去可能会有些问题。比如,你的音乐播放器是否会独占 CPU 而阻止其它任务运行?从而使你不能打开任务管理工具去杀死音乐播放器,甚至让鼠标点击也失效,因为操作系统没有机会去处理这些事件。你可能会愤而喊出,“它究竟在搞什么鬼?”,并引发骚乱。 此时便轮到 中断 大显身手了。中断就好比,一声巨响或一次拍肩后,神经系统通知大脑去感知外部刺激一般。计算机主板上的 芯片组 同样会中断 CPU 运行以传递新的外部事件,例如键盘上的某个键被按下、网络数据包的到达、一次硬盘读取的完成,等等。硬件外设、主板上的中断控制器和 CPU 本身,它们共同协作实现了中断机制。 中断对于记录我们最珍视的资源——时间——也至关重要。计算机 启动过程 中,操作系统内核会设置一个硬件计时器以让其产生周期性 计时中断 ,例如每隔 10 毫秒触发一次。每当计时中断到来,内核便会收到通知以更新系统统计信息和盘点如下事项:当前用户程序是否已运行了足够长时间?是否有某个 TCP 定时器超时了?中断给予了内核一个处理这些问题并采取合适措施的机会。这就好像你给自己设置了整天的周期闹铃并把它们用作检查点:我是否应该去做我正在进行的工作?是否...