本文旨在剖析CPU上下文切換的五個W。
0x00 概念(what and why?)
- Linux在支持遠超CPU數的任務時，背後在頻繁為任務輪流切換CPU。
- 每次切換均需Linux為CPU（保存/預設）CPU寄存器和程序計數器
- CPU寄存器：CPU内置高速小内存。
- 程序計數器：CPU内置指令暫存器。
- 誘發場景：進程の上下文切換、綫程の上下文切換以及中斷の上下文切換。
0x01 類型(who, when and where?)
進程の上下文切換
進程通過執行函數去執行程序，是資源擁有的基本單位，不再贅述。（who）
誘發進程“被”切換/釋放CPU上下文：(when)
- 預定時間片耗盡。
- 系統資源不足。
- 調用sleep將自己主動挂起。
- 優先更高優先級進程。
- 硬件中斷，釋放CPU，轉向内核執行中斷。
時而内核態，時而用戶態。(where)
進程内切換（特權模式切換）：(where)
- 執行多個系統調用，一次系統調用，兩次CPU上下文切換（保存/預設）。
進程間切換（進程上下文切換）：(where)
進程切換前/後，需保存/預設【刷新】（内核狀態【堆棧、寄存器】、虛擬内存、棧、全局變量）。
虛擬内存刷新→TLB刷新其映射物理内存位置→内存變慢→其他共享緩存處理器。
如下所示：
綫程の上下文切換
- 綫程是調度的基本單位，不再贅述。（who）
- 誘發綫程“被”切換/釋放CPU上下文：（when, where）
- 前後綫程分屬不同進程切換≈進程間上下文切換
- 前後綫程均屬同一進程切換=一次CPU上下文切换
- 多綫程消耗＜<多進程消耗
中斷の上下文切換
- 同一CPU内，中斷處理比進程優先級更高。
- 中斷，先保存前面進程，后中斷目的進程。（一次保存，一次CPU上下文切換）
0x02 小結
- 基本都是概念性東西。
- 切換過多往往是性能下降的元凶之一，也是負載升高的元凶。