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01
概念
Linux 是一個多任務的操作系統，可以同時多個任務并發執行，任務數超過CPU核心數。當然同一時刻在執行的任務數，最多也就只能是CPU核心數，只不過CPU時間片在多個任務之間來回切換罷了。上下文切換就是為了保存任務切換時刻的基本信息，當CPU重新執行任務的時候可以加載上下文信息，從當時退出的位置、狀態重新開始執行任務。這里所說的上下文信息，既包括虛擬內存、棧、全局變量等用戶態的資源，也包括內核堆棧、寄存器等內核態的資源。
02
上下文包含什么信息
看下圖，一個進程的信息包含很多，我覺得可以理解為幾個方面：CPU-狀態信息 I/O狀態信息 父子進程信息等：
進程狀態：如就緒、運行、阻塞等，表示進程當前的執行狀態。
程序計數器（PC）：記錄進程下一條指令的地址。
寄存器內容：包括通用寄存器、特殊寄存器等，保存進程切換時的 CPU 狀態。
內存管理信息：如頁面表、段表、內存限制等，用于管理進程的內存分配。
調度信息：如進程優先級、調度隊列中的位置等，用于進程調度。
I/O 狀態信息：記錄進程當前所使用的 I/O 設備、文件描述符等。
進程標識符（PID）：唯一標識進程的 ID。
父進程和子進程信息：包括父進程 PID、子進程鏈表等。
時間信息：如進程的啟動時間、CPU 時間片消耗等。
這些信息在內核中是通過結構體存儲的，即PCB（Process Control Block）進程控制塊，下圖只是示意，不包含所有內容，在進程讓出CPU的時候，這些上下文信息會保存到內核中，當下次執行的時候再從內核中加載回來。
在Linux源碼中是通過結構體task_struct來存儲的：
03
上下文切換的類型
--1 進程上下文切換：最經常聽到上下文切換，多個進程并發，很好理解。
--2 線程上下文切換：包含了同一個進程內的和不同進程內的，不同進程內的消耗等同于進程上下文切換。
--3 中斷上下文切換：因為外設控制器執行速度通常慢于CPU，比如打印一個數據這個時候需要內核調用顯示設備，很慢怎么辦呢？這個是時候就會觸發中斷，讓CPU先干別的進程，等打印完成了再回來。
分析工具
vmstat：查看整個系統的上下文切換情況
pidstat：查看具體某個進程的上下文切換情況
cswch 表示每秒自愿上下文切換（voluntary context switches）的次數。
nvcswch 表示每秒非自愿上下文切換（non voluntary context switches）的次數。
來源：一口Linux
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