linux 是乙個多工作業系統，它支援遠大於 cpu 數量的任務同時執行。當然，這些任務實際上並不是真的在同時執行，而是因為系統在很短的時間內，將 cpu 輪流分配給它們，造成多工同時執行的錯覺
而在每個任務執行前，cpu 都需要知道任務從**載入、又從**開始執行，也就是說，需要系統事先幫它設定好 cpu 暫存器和程式計數器（program counter，pc）。cpu 暫存器，是 cpu 內建的容量小、但速度極快的記憶體。而程式計數器，則是用來儲存 cpu 正在執行的指令位置、或者即將執行的下一條指令位置。它們都是 cpu 在執行任何任務前，必須的依賴環境，因此也被叫做 cpu 上下文。
cpu 上下文切換，就是先把前乙個任務的 cpu 上下文（也就是 cpu 暫存器和程式計數器）儲存起來，然後載入新任務的上下文到這些暫存器和程式計數器，最後再跳轉到程式計數器所指的新位置，執行新任務。而這些儲存下來的上下文，會儲存在系統核心中，並在任務重新排程執行時再次載入進來。這樣就能保證任務原來的狀態不受影響，讓任務看起來還是連續執行。
據任務的不同，cpu 的上下文切換就可以分為幾個不同的場景，也就是程序上下文切換、執行緒上下文切換以及中斷上下文切換。
程序上下文切換linux 按照特權等級，把程序的執行空間分為核心空間和使用者空間，分別對應著下圖中， cpu 特權等級的 ring 0 和 ring 3。核心空間（ring 0）具有最高許可權，可以直接訪問所有資源；使用者空間（ring 3）只能訪問受限資源，不能直接訪問記憶體等硬體裝置，必須通過系統呼叫陷入到核心中，才能訪問這些特權資源。
程序既可以在使用者空間執行，又可以在核心空間中執行。程序在使用者空間執行時，被稱為程序的使用者態，而陷入核心空間的時候，被稱為程序的核心態。從使用者態到核心態的轉變，需要通過系統呼叫來完成。比如，當我們檢視檔案內容時，就需要多次系統呼叫來完成：首先呼叫 open() 開啟檔案，然後呼叫 read() 讀取檔案內容，並呼叫 write() 將內容寫到標準輸出，最後再呼叫 close() 關閉檔案。
cpu 暫存器裡原來使用者態的指令位置，需要先儲存起來。接著，為了執行核心態**，cpu 暫存器需要更新為核心態指令的新位置。最後才是跳轉到核心態執行核心任務。而系統呼叫結束後，cpu 暫存器需要恢復原來儲存的使用者態，然後再切換到使用者空間，繼續執行程序。所以，一次系統呼叫的過程，其實是發生了兩次 cpu 上下文切換。
中斷上下文切換除了前面兩種上下文切換，還有乙個場景也會切換 cpu 上下文，那就是中斷。為了快速響應硬體的事件，中斷處理會打斷程序的正常排程和執行，轉而呼叫中斷處理程式，響應裝置事件。而在打斷其他程序時，就需要將程序當前的狀態儲存下來，這樣在中斷結束後，程序仍然可以從原來的狀態恢復執行。跟程序上下文不同，中斷上下文切換並不涉及到程序的使用者態。所以，即便中斷過程打斷了乙個正處在使用者態的程序，也不需要儲存和恢復這個程序的虛擬記憶體、全域性變數等使用者態資源。中斷上下文，其實只包括核心態中斷服務程式執行所必需的狀態，包括 cpu 暫存器、核心堆疊、硬體中斷引數等。對同乙個 cpu 來說，中斷處理比程序擁有更高的優先順序，所以中斷上下文切換並不會與程序上下文切換同時發生。同樣道理，由於中斷會打斷正常程序的排程和執行，所以大部分中斷處理程式都短小精悍，以便盡可能快的執行結束。另外，跟程序上下文切換一樣，中斷上下文切換也需要消耗 cpu，切換次數過多也會耗費大量的 cpu，甚至嚴重降低系統的整體效能。所以，當你發現中斷次數過多時，就需要注意去排查它是否會給你的系統帶來嚴重的效能問題。
CPU上下文切換
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CPU 上下文切換
乙個酒店，裡面滿滿的客人在吃飯，好比是，酒店裡面的所有人速速離開酒店，讓下一波客人吃。好比是 酒店裡的客人不需要離開酒店，但是服務員就是不給他們上菜，因為服務員去給 vip 客戶服務去了，好在 vip 客戶比較好說話，很快就伺候好了，服務員再來給酒店裡的客人服務 不好意思，這道菜的工序比較複雜，讓您...
筆記 cpu上下文，上下文切換
cpu 上下文 cpu 暫存器，是 cpu 內建的容量小 但速度極快的記憶體。而程式計數器，則是用來儲存 cpu 正在執行的指令位置 或者即將執行的下一條指令位置。它們都是 cpu 在執行任何任務前，必須的依賴環境。cpu 上下文切換 就是先把前乙個任務的 cpu 上下文 也就是 cpu 暫存器和程...