關(guān)于CPU上下文切換
CPU上下文切換包括進(jìn)程上下文切換垢箕、線程上下文切換、中斷上下文切換兑巾。
- 進(jìn)程上下文切換的系統(tǒng)開(kāi)銷最大条获，因?yàn)樗瑫r(shí)保存進(jìn)程運(yùn)行所需的內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)數(shù)據(jù)；
- 同一進(jìn)程的線程上下文切換開(kāi)銷較小蒋歌，但是不同進(jìn)程的線程上下文切換帅掘，由于資源不共享，所以系統(tǒng)開(kāi)銷與進(jìn)程上下文切換沒(méi)有區(qū)別堂油；
- 中斷上下文切換只涉及到內(nèi)核態(tài)數(shù)據(jù)修档，系統(tǒng)開(kāi)銷也較小，但是中斷處理?yè)碛懈叩膬?yōu)先級(jí)府框，所以中斷上下文切換并不會(huì)與進(jìn)程上下文切換同時(shí)發(fā)生吱窝，中斷會(huì)打斷正常進(jìn)程的調(diào)度和執(zhí)行；
關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用
從用戶態(tài)到內(nèi)核態(tài)的轉(zhuǎn)變迫靖，需要通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用來(lái)完成院峡。比如，當(dāng)我們查看文件內(nèi)容時(shí)系宜，就需要多次系統(tǒng)調(diào)用來(lái)完成：首先調(diào)用 open() 打開(kāi)文件照激，然后調(diào)用 read() 讀取文件內(nèi)容，并調(diào)用 write() 將內(nèi)容寫(xiě)到標(biāo)準(zhǔn)輸出盹牧，最后再調(diào)用 close() 關(guān)閉文件俩垃。
那么，系統(tǒng)調(diào)用的過(guò)程有沒(méi)有發(fā)生 CPU 上下文的切換呢欢策？答案自然是肯定的吆寨。
CPU 寄存器里原來(lái)用戶態(tài)的指令位置，需要先保存起來(lái)踩寇。接著啄清，為了執(zhí)行內(nèi)核態(tài)代碼，CPU 寄存器需要更新為內(nèi)核態(tài)指令的新位置俺孙。最后才是跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核態(tài)運(yùn)行內(nèi)核任務(wù)辣卒。
而系統(tǒng)調(diào)用結(jié)束后，CPU 寄存器需要恢復(fù)原來(lái)保存的用戶態(tài)睛榄，然后再切換到用戶空間荣茫，繼續(xù)運(yùn)行進(jìn)程。所以场靴，一次系統(tǒng)調(diào)用的過(guò)程啡莉，其實(shí)是發(fā)生了兩次 CPU 上下文切換港准。
不過(guò)，需要注意的是咧欣，系統(tǒng)調(diào)用過(guò)程中浅缸，并不會(huì)涉及到虛擬內(nèi)存等進(jìn)程用戶態(tài)的資源，也不會(huì)切換進(jìn)程魄咕。這跟我們通常所說(shuō)的進(jìn)程上下文切換是不一樣的：
- 進(jìn)程上下文切換衩椒，是指從一個(gè)進(jìn)程切換到另一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行。
- 而系統(tǒng)調(diào)用過(guò)程中一直是同一個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行哮兰。
所以毛萌，系統(tǒng)調(diào)用過(guò)程通常稱為特權(quán)模式切換，而不是上下文切換喝滞。但實(shí)際上阁将，系統(tǒng)調(diào)用過(guò)程中，CPU 的上下文切換還是無(wú)法避免的右遭。
總結(jié)：
- 過(guò)多的上下文切換（不管哪種上下文）冀痕，會(huì)把 CPU 時(shí)間消耗在寄存器、內(nèi)核棧以及虛擬內(nèi)存等數(shù)據(jù)的保存和恢復(fù)上狸演，從而縮短進(jìn)程真正運(yùn)行的時(shí)間，導(dǎo)致系統(tǒng)的整體性能大幅下降僻他；
- 系統(tǒng)調(diào)用過(guò)程中一直是同一個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行宵距，一次系統(tǒng)調(diào)用的過(guò)程，其實(shí)是發(fā)生了兩次 CPU 上下文切換吨拗；
