#科普#CPU空闲时都在做什么呢？System Idle Process？

操作系统行为的基本原理是，在任何一个特定时刻，在一个 CPU （核心）上有且只有一个任务是活动的。除了当前正在占用的程序，99.9999%的程序都处于中断或休眠状态。对于几乎所有人来说，几乎100%的CPU时间都是空闲的。那么，如果 CPU 无事可做的时候，又会是什么样的呢？

不难想到，既然CPU闲着，那不如让他找点事情做呗！于是就有了第一种想法：

让CPU持续很长时间去遍历内核，检查是否有一个活动任务需要它，有的话就去做。

这是很多人第一想到的思路，CPU没事情的话就让他自己找点事情做。可惜这并不是一个明智的选择，这样带来的是CPU时间的高消耗，连内存/硬盘都难逃一劫。既然说“给操作系统写内核的人都是天才”，那么他们贡献了沿用至今的一种很巧妙的方法：Cpu Idle Loop。

Cpu Idle Loop

有没有注意到任务管理器中总有一个叫做System Idle Process的进程使用着几乎全部的CPU资源？

为了保证CPU能在我们需要它的时候被唤醒，又要让他闲置的时候有事情做，不能彻底关闭掉；再加上又要让CPU的功耗在闲置时降低…于是，操作系统开发者创建了一个空闲任务，当没有其它任务可做时就调度它去运行。在 Linux 中，这个空闲任务就是进程 0，它是由计算机打开电源时运行的第一个指令直接派生出来的。对于Windows来说，它就是System Idle Process。

通过一段简化过的Linux内核代码来了解一下这个Loop到底是如何运行的。

while (1) {
while(!need_resched()) { //当不需要重新安排给CPU安排任务的时候。
cpuidle_idle_call(); //执行CPU空闲进程，通俗的就是让CPU去休息。
}

/*
//将CPU重新分配给其他需要它的进程
*/
schedule_preempt_disabled();
}

对于Intel处理器来说，空闲状态意味着运行下面的指令。

static inline void native_halt(void)
{
asm volatile(“hlt”: : :”memory”);
}

现在，我们已经告诉 CPU 去 halt（睡眠）了，我们还需要以某种方式让它醒来以便执行其他任务，不要就这样睡死过去。天才们创建了很多唤醒它的巧妙方法——中断。

中断操作

返回去看到上面的源代码：while(!need_resched()) 。当不需要重新为CPU安排时间的时候做的事情。

“中断”会让你的CPU知道它现在需要分配到其他任务了（need_resched返回true的时候）。什么是中断？比如当你的鼠标点击了一下，因为它产生了一个新的输入鼠标的驱动程序就会做出响应，告诉CPU进程就可运行了。在那个时刻， need_resched() 返回 true，然后空闲任务（cpuidle_idle_call();）因你的这次点击而被踢出而终止运行。