操作系统如何知道进程何时应该处于阻塞状态？

Question

我正在学习操作系统。而且我知道当当前没有可用资源时，可以将进程转为阻塞状态。我想知道，系统如何知道资源不可用？

请看下面的伪代码

resource;
resource_availability = False;
while(resource_availability == False){
   resource_availability = get_resource_state();
   if(resource_availability){
      resource = get_resource();
   }
}

while 循环将继续运行以检查资源是否可用，此代码中根本没有 WAITING。那么，系统怎么知道这个进程需要被阻塞呢？

Answer 1

我想知道，如果资源不可用，系统如何知道？

通常，您尝试分配资源并失败。例如，它可能是这样的：

allocate_resource:
    resource = get_resource();
    if(resource == NULL) {
        do {
            block_task_until_resource_available();
            /* Wait to be unblocked */
            resource = get_resource();
         } while(resource == NULL);
    }
    return resource;

..和：

deallocate_resource:
    free_resource(resource);
    unblock_tasks_waiting_for_resource();
    return;

当然，您会期望更多的锁定/同步；并且可以将不同的代码段转移到不同的位置（例如，block_task_until_resource_available(); 可能内置在 get_resource() 中）。

while 循环将继续运行以检查资源是否可用，此代码中根本没有 WAITING。那么，系统怎么知道这个进程需要被阻塞呢？

本质上，用于取消分配资源的代码还负责通知调度程序该资源现在可用（以便调度程序可以解除阻塞等待资源的任何任务）。

while 循环通常存在，以防您因为资源变得可用而被解除阻塞，但随后一些其他任务在您之前分配了资源；或者因为数量上可能存在差异（例如，你想要 10 件东西，但没有，所以你阻止了，然后别人给了 5 件东西并叫醒了你，但 5 件还不够，所以你仍然需要等待更多）。

请注意，在某些情况下可能不需要 while 循环，因为强制执行严格的“先到先得”顺序（例如，当资源不可用时，您将被放入 FIFO 队列，而当资源被释放，等待时间最长的任务从 FIFO 队列中取出并解除阻塞，没有其他任务被解除阻塞）。即使在这种情况下，您可能仍然有一个“希望永远不需要”的 while 循环（优秀的内核开发人员使用“防御性编程”——总有可能在某处出现导致“不应该发生”实际发生的错误）。