Linux CPU上下文切换对性能的影响

 

多个进程竞争 CPU 也会导致平均负载的升高，这是由于CPU的上下文切换导致的。

一、CPU上下文

        Linux 是一个多任务操作系统，系统会在很短的时间内，将CPU时间片轮流分配给任务，由于时间片很短，就会给人以同时运行的感觉（每秒几十上百次）。

        每个任务运行前，CPU 都需要知道任务从哪里加载、又从哪里开始运行CPU，需要从寄存器中恢复，跳转到程序计数器所指向的位置。

1. CPU 寄存器：是CPU 内置的容量小、但速度极快的内存。
2. 程序计数器：是用来存储CPU正在执行的指令位置、或者即将执行的下一条指令位置。

        它们都是CPU在运行任何任务前，必须的依赖环境，因此也被叫做 CPU 上下文。

CPU 上下文切换：把前一个任务的CPU上下文（CPU寄存器和程序计数器）保存，然后加载新任务的上下文到寄存器和程序计数器中，跳转到程序计数器所指向的位置，开始执行任务。

CPU上下文切换的场景，根据任务不同分为以下场景：

1. 进程上下文切换
2. 线程上下文切换
3. 中断上下文切换（硬件中断而触发）
4. 特权模式切换（通过系统调用的方式）

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二、特权模式切换

Linux按照特权等级，可以分为四个等级，标记为0-3。在大多数操作系统中

• Ring 0代表最高权限，内核空间&#x