浅谈为什么进程阻塞时不占用CPU
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内核接收数据流程
讨论这个问题，我们需要先大致回顾一下内核接收数据时的过程：
- 网卡接收数据后，通过DMA写入内核的ring buffer，然后通过软中断和硬中断通知内核有数据到达。
- 内核派出一个专门线程
ksoftirqd从ring buffer中获取数据帧，用sk_buff表示，然后传入网络协议栈进行处理。 - 协议栈按照MAC→IP→TCP/UDP的顺序逐层校验
sk_buff的报文头，判断是否是发给本机用户程序的数据。 - 内核按照源目端口和源目IP四元组找到对应的Socket，把数据写入Socket的接收缓冲区。
- 用户进程对应的系统调用把内核Socket缓冲区的数据拷贝到应用层的缓冲区，然后唤醒用户进程。
Linux的进程调度
在Linux中，进程大致有7种状态：
内核在进行进程切换时，只会在“可运行状态”的进程间进行。而处于等待数据而阻塞的进程会被设置为“挂起”，所以不会参加轮转，这就是所谓的不占用CPU资源。
内核如何挂起、唤醒进程
那么当进程用系统调用（如select/poll/epoll）进行阻塞时，内核有什么动作呢？
- 首先，进程与内核的数据交换都基于Socket，Socket的数据结构中主要包含发送缓冲区、接收缓冲区和等待队列（
wait_queue_head_t），其中等待队列维护了所有等待该Socket事件的进程。 - 当进程创建Socket，对其进行阻塞等待时，内核将该进程状态改为“挂起”，并加入至等待队列。
- 在等待过程中，这个进程便不会被cpu调度。
- 当数据到达，并被写入到Socket的接收缓冲区后（也就是第一部分的步骤4），内核从Socket缓冲区拷贝数据到各用户态的缓冲区，然后把Socket等待队列的所有进程都唤醒，从等待队列移出，重新加入cpu的工作队列。
- 至此，此进程的阻塞结束，恢复执行。