CPU中的上下文（上）

一.简介

Linux是多任务操作系统，cpu划分固定时间片，分给每个进程，当前进程时间片执行完毕，将挂起，运行下一个进程。而进程运行时，需要到寄存器中获得要运行的指令和指令所在内存的位置。

cpu上下文切换，就需要将寄存器中的数据保存到系统内核中，加载新程序的寄存器信息，跳转到计数器所指定的内存位置，开始读取和运行新进程。每次切换需要消耗cpu，繁上下文切换会影响性能。

二.进程切换

Linux 按照特权等级，把进程的运行空间分为内核空间和用户空间。0为内核态，3为用户态

一个进程如果要输出一些信息，只需要在用户空间完成即可，但要读取文件，就需要到内核空间完成，这个转变，就需要系统调用。需要把原先用户态的指令保存，加载内核态的指令到进寄存器，完成指令。这种不会涉及虚拟内存等用户态资源。只是同进程中，为了完成不同权限指令的切换。

进程由内核管理和调度，切换发生在内核态。上下文中保存了虚拟内存，栈，全局变量等用户空间资源，也保存了内核堆栈，寄存器等内核空间资源。因为除了保存寄存器信息，还需要刷新TLB管理的虚拟内存和用户栈

cpu在每个核心上维护了一个就绪列队，将正在运行和等待运行的进程按优先级和等待cpu时间排序。选择优先级最高和等待cpu时间最长的进程运行。

切换理由： 1.cpu划分固定时间片，分给每个进程，当前进程时间片执行完毕，将挂起，运行下一个进程。 2.运行sleep函数，自动挂起。 3.当前进程资源不足，例如内存需要2G，但内存不够，将挂起，当满足后再运行。 4.有优先级更高的进程，则当前进程挂起，运行新进程。 5.硬件中断，进程挂起，执行内核中的中断服务。