上下文切换指的是内核（操作系统的核心）在CPU上对进程或者线程进行切换。上下文切换过程中的信息被保存在进程控制块（PCB-Process Control Block）中。PCB又被称作切换帧（SwitchFrame）。上下文切换的信息会一直被保存在CPU的内存中，直到被再次使用。 上下文切换定义 CPU 上下文切换 虽然系统的 CPU 个数有限，但能支持同时运行多个任务。当然这种同时只是宏观上的假象，如果从微观角度观察，会发现系统在不停轮流切换任务，使得每个任务都能获得运行的机会。 CPU 寄存器和程序计数器就是 CPU 上下文，因为它们都是 CPU 在运行任何任务前，必须的依赖环境。 CPU 是状态 + 存储的模型，其符合图灵机这种理想设备 内存 PC 指针指向下一条待运行的指令（状态） 计算规则 其他辅助计算的寄存器（状态） 多任务的每个任务都有自己的状态。当任务 1 切出，任务 2 切入时，CPU 的状态也要切换成任务 2 上一次切出时的状态，这样任务 2 才能继续运行。这些状态即是 CPU 上下文，CPU 上下文切换即保存和恢复 PC 和辅助计算的寄存器（也就是 CPU 寄存器和程序计数器）。 CPU 上下文切换的类型 根据任务的不同，可以分为以下三种类型: 进程上下文切换 线程上下文切换 中断上下文切换 进程上下文切换 发生进程上下文切换的场景 为了保证所有进程可以得到公平调度，CPU 时间被划分为一段段的时间片，这些时间片再被轮流分配给各个进程。这样，当某个进程的时间片耗尽了，就会被系统挂起，切换到其它正在等待 CPU 的进程运行。 进程在系统资源不足（比如内存不足）时，要等到资源满足后才可以运行，这个时候进程也会被挂起，并由系统调度其他进程运行。 当进程通过睡眠函数 sleep 这样的方法将自己主动挂起时，自然也会重新调度。 当有优先级更高的进程运行时，为了保证高优先级进程的运行，当前进程会被挂起，由高优先级进程来运行 发生硬件中断时，CPU 上的进程会被中断挂起，转而执行内核中的中断服务程序。 进程/线程的CPU上下文切换成本来源 CPU 中的寄存器似乎一只手就数的过来，切换的成本非常小，为什么会造成系统负载显著升高呢？Linux 操作系统中的任务有进程和线程，切换的主要成本来自于进程/线程的上下文切换。……

阅读全文

定义 进程 是具有一定独立功能的程序、它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位，重点在系统调度和单独的单位，也就是说进程是可以独 立运行的一段程序。 线程 线程进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位，他是比进程更小的能独立运行的基本单位，线程自己基本上不拥有系统资源。在运行时，只是暂用一些计数器、寄存器和栈 。 关系 一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程（通常说的主线程）。 资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。用户进程主要段segment：stack（向低地址），heap，.rodata,data/bss,.text。一个进程，上面的5部分是主要的，必须的。线程只拥有stack（线程栈，线程栈是单个线程所独享的，2M），保存自己的函数调用过程，比如heap，.rodata,data/bss，text段都是共享的。 线程在执行过程中，需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。 处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程。 线程是指进程内的一个执行单元，也是进程内的可调度实体。 区别 调度：线程作为调度和分配的基本单位，进程作为拥有资源的基本单位。 并发性：不仅进程之间可以并发执行，同一个进程的多个线程之间也可以并发执行。 拥有资源：进程是拥有资源的一个独立单位，线程不拥有系统资源，但可以访问隶属于进程的资源。 ……

阅读全文