Linux的上下文切换概念

一、上下文切换的基本概念

Linux 是一个多任务的操作系统，可以同时并发执行多个任务，任务数超过CPU核心数。同一时刻在执行的任务数，最多也只能是CPU核心数，只不过CPU时间片在多个任务之间来回切换罢了。上下文切换就是为了保存任务切换时刻的基本信息，当CPU重新执行任务的时候可以加载上下文信息，从当时退出的位置、状态重新开始执行任务。这里所说的上下文信息，既包括虚拟内存、栈、全局变量等用户态的资源，也包括内核堆栈、寄存器等内核态的资源。

二、上下文切换的类型

1、 进程上下文切换：指多个进程并发。

2、 线程上下文切换：包含了同一个进程内的和不同进程内的，不同进程内的消耗等同于进程上下文切换。

3、 中断上下文切换：因为外设控制器执行速度通常慢于CPU，比如打印一个数据这个时候需要内核调用显示设备，很慢怎么办呢？这个是时候就会触发中断，让CPU先干别的进程，等打印完成了再回来。

三、Linux下查看上下文切换的命令

1、vmstat 1 查看整个系统的上下文切换情况

cs（context switch）是每秒上下文切换的次数。

in（interrupt）则是每秒中断的次数。

r（Running or Runnable）是就绪队列的长度，也就是正在运行和等待 CPU 的进程数。

b（Blocked）则是处于不可中断睡眠状态的进程数。

2、pidstat -w 5 查看具体某个进程的上下文切换情况

cswch 表示每秒自愿上下文切换（voluntary context switches）的次数。

nvcswch 表示每秒非自愿上下文切换（non voluntary context switches）的次数。