sleep()到底睡多久，你知道吗？

丁铎

2014年毕业加入腾讯，对终端的性能测试有丰富的经验，《Android移动性能实战》作者之一，现在从事后台的性能测试。

***本文共2008个字，阅读需要5分钟，本文经授权转自腾讯蓝鲸（微信号：Tencent_lanjing）

1. 背景

最近负责一个很简单的需求：在服务器上起一个后台进程，每隔10秒钟上报一下CPU、内存等信息。就是这么简单的需求，发生了一个有趣的问题。

通过数据库查看上报的数据，发现Windows服务器在5月24号14：59到15：12之间，少上报了一个数据，少上报的数据会用null填充。但是看子机上的日志，这段时间均是按照预设的间隔成功上报，那问题出在哪儿呢？

开发一时也是一脸茫然，建议把测试时间调长，看是否能找到规律。好吧，那就把测试时间改到19个小时，这下还真的发现了一点规律。

上图第一列是这段时间上报的数据点序列，即第95个点，第419个点，第二列是上报的信息，把所有的null过滤出来，看到相邻行的序号相差都在320~330之间，换算成时间，就是大概55分钟会少上报一个数据。

2. 原因排查

虽然找到了掉点的规律，但是从子机日志看都是上报成功的，是因为子机在这段时间就少采集了一个点吗？如果是这样的话，那么每次采样周期应该是超过10s的。

下面是信息采集上报的主循环代码，这里m_iInterval为5，也就是在每个采样周期内，这个循环会执行两次，然后上报这两次中最大的值。

int nmISensor::execute(){    m_iInterval = INTERVAL;while(m_bFlag){updateData();Sleep(m_iInterval*1000);}m_acq=1;return SUCCEED;}

2.1 猜测1：updateData()有耗时，导致整个循环周期的时间大于预期

从上面的代码可以看出，每个上报周期，代码的执行逻辑如下示意图，我们第一反应是updateData()的执行肯定也会耗时，那么会导致整个采样周期大于10s。一段时间后，就会少上报一个数据，幸福好像来的太突然。

为了验证这个猜想，我们统计了一下updataData()的耗时，统计的结果看updateData()耗时都是0，也就是updateData()基本上是不耗时的，事实和我们预想的并不一样。

2.2 猜想2：Sleep()有误差

排除了updeData()的原因，现在只能把目光聚焦在Sleep函数上，难道是Windows的Sleep函数实际休眠的时间和预期有差异？为了验证这个猜想，我们又在日志中打出了Sleep实际执行的耗时和预期之间的差异。

这次好像看到了希望，从输出的日志看，Sleep最终休眠的时间会比预期多15ms，这样以来，每个上报周期就会多30ms，也就是在55分钟内可以上报330个点，现在只能上报329个点。

那么问题来了，为什么在Windows上Sleep()会比预期的多15ms呢？

我们知道Windows操作系统基于时间片来进行任务调度的，Windows内核的时钟频率为64HZ，也就是每个时间片是15.625同时Windows也是非实时操作系统。对于非实时操作系统来说，低优先级的任务只有在子机的时间片结束或者主动挂起时，高优先级的任务才能被调度。下图直观地展示了两类操作系统的区别。

MSDN 上对Sleep()的说明：Sleep()需要依赖内核的时间片，如果休眠时间在1~2时间片之间，那么最终等待的时间会是1个或者2个时间片，也就是Sleep()会有0-15.625（1个时间片）的误差，那么到这里我们的问题也就弄清楚了。

3. 解决方案

3.1 官方方案

微软官方针对Sleep耗时不精确的问题，也给出相应的解决方案：

1. 调用timeGetDevCaps获取时钟定时器能支持的最小粒度

2. 在定时开始之前调用timeBeginPeriod，这样会把时钟定时器设置为最小的粒度

3. 在定时结束之后调用 timeEndPeriod，恢复时钟定时器的粒度

同时，官方文档也指出timeBeginPeriod会对系统时钟、系统耗电和任务调度有影响，也就是timeBeginPeriod虽好，当不能滥用。

3.2 开发的方案

开发最后没有采用官方给的方案， 毕竟频繁调用timeBeginPeriod，带来的影响很难预估。而是采用了比较巧妙的方法：本次等待时长会减去上次多等的时间，即如果上次多等了15ms，那么下次只用等4895ms就可以了，这样可以保证每次循环周期是10s。

dwStart = GetTickCount();Sleep(dwInterval);dwDiff = GetTickCount() - dwStart - dwInterval;dwInterval = m_iInterval*1000;if (((long)dwDiff > 0) && (dwDiff < dwInterval)){dwInterval -= dwDiff;}

写到这里，问题已经解决，这时又有个疑惑涌上心头，Linux服务器上有同样的上报功能，为什么Linux子机没有这个问题呢？难道Linux对应的开发是大婶，已了然这一切？

4. Linux系统上sleep()是怎样的呢？

找到了Linux上对应的代码，原来这个开发哥并没有像Windows的开发哥那样自己去写一个定时的任务调度，而是用了一个开源的任务调度库APScheduler，才免遭遇难。看来这里的奥秘都在这个开源库中，接着就去看看APScheduler是怎样做任务调度的。 APScheduler主循环的代码如下，红框圈出了一行关键的代码，这行代码的意思是：本次任务执行完成之后，在下次任务开始前需要等待wait_sechonds的时间。

而self._wakeup是一个Event的对象，而Event正是Python系统库threading 中定义的。而Event常用来做多线程的同步。

def __init__(self, gconfig={}, **options):    self._wakeup=Event()

官网对Event.wait()的解释：调用wait()之后，线程会一直阻塞，直到内部的flag设置为true，或者超时。在没有别的线程设置internal flag时，wait()就可以起到一个定时器的作用。

wait([timeout