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在linux中，上下文又叫CPU上下文，是CPU運行任何任務前，必須依賴的環境，包括CPU寄存器和程序計數器；而上下文切換就是先把前一個任務的CPU上下文（也就是CPU寄存器和程序計數器）保存起來，然后加載新任務的上下文到這些寄存器和程序計數器，最后再跳轉到程序計數器所指的新位置，運行新任務。
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本教程操作環境：linux7.3系統、Dell G3電腦。
1.什么是上下文？
Linux是一個多任務的操作系統，它支持遠大于CPU數量的任務同時運行，當然，這些任務實際上并不是真正的在同時運行，而是系統在很短的時間內，將CPU輪流分配給他們，給用戶造成很多任務同時運行的錯覺。
在每個任務運行前， CPU 都需要知道任務從哪里加載，又從哪里開始運行。也就是說，需要系統事先給他設置好 CPU 寄存器和程序計數器（Program Counter,PC）
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CPU 寄存器：是 CPU 內置的容量小、但速度極快的內存
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程序計數器：是用來存儲 CPU 正在執行的指令位置、或者即將執行的下一條指令位置
綜上所述，我們就有答案了
什么是上下文：
我們通常說的上下文又叫CPU上下文，是CPU運行任何任務前，必須依賴的環境，包括CPU 寄存器和程序計數器
上下文切換：就是先把前一個任務的 CPU 上下文（也就是 CPU 寄存器和程序計數器）保存起來，然后加載新任務的上下文到這些寄存器和程序計數器，最后再跳轉到程序計數器所指的新位置，運行新任務。
2.上下文切換詳細介紹
根據CPU切換運行任務的不同，又可以分為進程上下文切換、線程上下文切換、中斷上下文切換
我們先了解下面2個上下文切換涉及的知識點系統調用、進程運行態
進程的運行態：
Linux 按照特權等級，把進程的運行空間分為內核空間和用戶空間 。在這兩種空間中運行的進程狀態分別稱為內核態和用戶態。
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內核空間(Ring 0)：具有最高權限，可以直接訪問所有資源（讀取文件，）
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分配內存、IO操作、創建子進程……都是內核操作。這也表明，當IO操作頻繁時，System參數會很高。
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用戶空間(Ring 3)：只能訪問受限資源，不能直接訪問內存等硬件設備，必須通過系統調用進入到內核中，才能訪問這些特權資源
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典型的用戶態空間程序有：Shells、數據庫、web服務器、PHP程序、Java程序……
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在linux系統使用top命令查看cpu時，能看到user和system兩項，對應的就是用戶態和內核態占用的cpu資源
如上，我們的web服務是運行在用戶態下的，對文件的io沒有權限，當需要讀取文件時，就涉及到系統調用了
系統調用：
從用戶態到內核態的轉變，需要通過系統調用來完成。比如查看文件時，需要執行多次系統調用：open、read、write、close等。系統調用的過程如下：
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把 CPU 寄存器里原來用戶態的指令位置保存起來；
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為了執行內核代碼，CPU 寄存器需要更新為內核態指令的新位置，最后跳轉到內核態運行內核任務；
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系統調用結束后，CPU 寄存器需要恢復原來保存的用戶態，然后再切換到用戶空間，繼續運行進程；
所以，一次系統調用的過程，其實是發生了兩次 CPU 上下文切換。
進程上下文切換？
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進程執行終止，它之前順頌的CPU就會被釋放出來，這時就從就緒隊列中取出下一個等待時間片的進程；
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當某個進程的時間片耗盡，它就會被系統掛起，切換到其他等待CPU的進程運行；
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某個進程因為需要的系統資源比較大(比如內存不足),這時候該進程會被掛起，系統會調度其他進程執行；
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當有優先級更高的進程(系統操作進程)需要時間片，為了保證優先級更高的進程能夠執行，當前進程會被掛起；
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如果當前進程中有sleep函數，他也會被掛起；
線程的上下文切換？
對操作系統來說，線程是最小的執行單元，進程是最小的資源管理單元。說白了，所謂內核中的任務調用，實際上的調度對象是線程；而進程只是給線程提供了虛擬內存、全局變量等資源。所以，對于現場和進程，我們可以這么理解：
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當進程只有一個線程時，可以認為進程就等于線程。
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當進程擁有多個線程時，這些線程會共享父進程的資源（即共享相同的虛擬內存和全局變量等資源）。這些資源在上下文切換時是不需要修改的。
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另外，線程也有自己的私有數據，比如棧和寄存器等，這些在上下文切換時也是需要保存的。
綜上，線程上下文切換有兩種情況：
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前后兩個線程屬于不同進程，因為資源不共享，所以切換過程就跟進程上下文切換是一樣的；
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前后兩個線程屬于同一個進程，因為虛擬內存是共享的，所以在切換時，虛擬內存這些資源就保持不動，只需要切換線程的私有數據、寄存器等不共享的數據。
中斷上下文切換？
中斷處理會打斷進程的正常調度和執行。在打斷其他進程時，需要將進程當前的狀態保存下來，中斷結束后，進程仍然可以從原來的狀態恢復運行。
中斷上下文切換并不涉及到進程的用戶態。所以，即便中斷過程打斷了一個正處在用戶態的進程，也不需要保存和恢復這個進程的虛擬內存、全局變量等用戶態資源。中斷上下文，其實只包括內核態中斷服務程序執行所必須的狀態，包括 CPU 寄存器、內核堆棧、硬件中斷參數等。
小結
根據Tsuna的測試報告，每次上下文切換都需要幾十納秒到數微妙的CPU時間，這個時間還是相當可觀的。
不管是哪種場景導致的上下文切換，你都應該知道：
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CPU上下文切換，是保證Linux系統正常工作的核心功能之一，一般情況下不需要我們特別關注。
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但過多的上下文切換，會把CPU時間消耗在寄存器、內核棧以及虛擬內存等數據的保存和恢復上，從而縮短進程真正運行的時間，導致系統的整體性能大幅下降。
