在 上篇文章中 我說(shuō)了操作系統(tǒng)行為的基本原理是，在任何一個(gè)給定的時(shí)刻，在一個(gè) CPU 上有且只有一個(gè)任務(wù)是活動(dòng)的。但是，如果 CPU 無(wú)事可做的時(shí)候，又會(huì)是什么樣的呢？
事實(shí)證明，這種情況是非常普遍的，對(duì)于絕大多數(shù)的個(gè)人電腦來(lái)說(shuō)，這確實(shí)是一種常態(tài)：大量的睡眠進(jìn)程，它們都在等待某種情況下被喚醒，差不多在 100% 的 CPU 時(shí)間中，都處于虛構(gòu)的“空閑任務(wù)”中。事實(shí)上，如果一個(gè)普通用戶(hù)的 CPU 處于持續(xù)的繁忙中，它可能意味著有一個(gè)錯(cuò)誤、bug、或者運(yùn)行了惡意軟件。
因?yàn)槲覀儾荒苓`反我們的原理，一些任務(wù)需要在一個(gè) CPU 上激活。首先是因?yàn)椋@是一個(gè)良好的設(shè)計(jì)：持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間去遍歷內(nèi)核，檢查是否有一個(gè)活動(dòng)任務(wù)，這種特殊情況是不明智的做法。最好的設(shè)計(jì)是沒(méi)有任何例外的情況。無(wú)論何時(shí)，你寫(xiě)一個(gè) if 語(yǔ)句，Nyan Cat 就會(huì)喵喵喵。其次，我們需要使用空閑的 CPU 去做一些事情，讓它們充滿(mǎn)活力，你懂得，就是創(chuàng)建天網(wǎng)計(jì)劃唄。
因此，保持這種設(shè)計(jì)的連續(xù)性，并領(lǐng)先于那些邪惡計(jì)劃一步，操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者創(chuàng)建了一個(gè)空閑任務(wù)，當(dāng)沒(méi)有其它任務(wù)可做時(shí)就調(diào)度它去運(yùn)行。我們可以在 Linux 的 引導(dǎo)過(guò)程 中看到，這個(gè)空閑任務(wù)就是進(jìn)程 0，它是由計(jì)算機(jī)打開(kāi)電源時(shí)運(yùn)行的第一個(gè)指令直接派生出來(lái)的。它在 rest_init 中初始化，在 initidlebootup_task 中初始化空閑調(diào)度類(lèi)scheduling class。
簡(jiǎn)而言之，Linux 支持像實(shí)時(shí)進(jìn)程、普通用戶(hù)進(jìn)程等等的不同調(diào)度類(lèi)。當(dāng)選擇一個(gè)進(jìn)程變成活動(dòng)任務(wù)時(shí)，這些類(lèi)按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行查詢(xún)。通過(guò)這種方式，核反應(yīng)堆的控制代碼總是優(yōu)先于 web 瀏覽器運(yùn)行。盡管在通常情況下，這些類(lèi)返回 NULL，意味著它們沒(méi)有合適的任務(wù)需要去運(yùn)行 —— 它們總是處于睡眠狀態(tài)。但是空閑調(diào)度類(lèi)，它是持續(xù)運(yùn)行的，從不會(huì)失敗：它總是返回空閑任務(wù)。