什么是上下文切换

　　上下文切换指的是内核操作系统的核心在CPU上对进程或者线程进行切换。

　　搞清楚上下文切换需要先搞清楚什么是上下文

　　CPU在开始执行任务时需要先知道从哪里去加载任务，从哪里开始执行，上下文的作用就是告诉CPU这些。（通常是由程序计数器和CPU寄存器来完成）

　　那为什么需要上下文切换呢？

　　一般线程的个数都大于 CPU 核心的个数，而一个 CPU 核心在任意时刻只能被一个线程使用，为了让这些线程都能得到有效执行，CPU 采取的策略是为每个线程分配时间片并轮转的形式，就是一个线程的时间片用完会退回到就绪态，其他线程继续运行，这个过程就是进行了一次上下文切换

　　上下文切换的步骤：

• 挂起一个进程，将这个进程在CPU中的状态（上下文信息）存储于内存的PCB（Process Control Block）中
• 在PCB中检索下一个进程的上下文并将其在CPU的寄存器中恢复
• 最后跳转到程序计数器所指的新位置，运行新任务

　　引起线程上下文切换的原因：

　　（1）当前正在执行的任务完成，系统的CPU正常调度下一个任务。

　　（2）当前正在执行的任务遇到I/O等阻塞操作，调度器挂起此任务，继续调度下一个任务。

　　（3）多个任务并发抢占锁资源，当前任务没有抢到锁资源，被调度器挂起，继续调度下一个任务。

　　（4）用户的代码挂起当前任务，比如线程执行yield()方法，让出CPU。

　　（5）硬件中断。

 

　　上下文切换可以分为进程上下文切换、线程上下文切换、中断上下文切换三种

　　进程上下文切换：进程上下文切换需要保存的东西比较多，花费的时间也比较多，进程的上下文主要包括虚拟内存、栈、全局变量、堆栈、寄存器等

　　线程上下文切换：线程上下文切换时，虚拟内存和全局变量等资源都是共享的，线程的上下文包括栈和寄存器等，比寄存器少很多。

　　中断上下文切换：为了快速响应硬件的事件，中断处理会打断进程的正常调度和执行，然后调用中断处理程序，响应设备事件。中断上下文，只包括内核态中断服务程序执行所必需的状态，也就是 CPU 寄存器、内核堆栈、硬件中断参数等

 

 

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