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深入分析Linux上下文与上下文切换

Linux 进程运行空间与特权等级    在 Linux 操作系统中,进程的运行空间被划分为内核空间和用户空间,这种划分是为了保护系统的稳定性和安全性。...上下Linux 是一个多任务操作系统,支持远远大于cpu数量的任务并行运行,但是从底层上看其实这些任务也不是同时运行,而是操作系统在非常短的时间内把CPU轮流分配给这些任务,这样在表象看起来像是多任务同时运行一样...在 Linux 操作系统中,当操作系统进行进程上下文切换时,通常会保存和恢复CPU 寄存器的状态,以及程序计数器的值。这确保了在切换回进程时,它能够继续执行先前被中断的位置。...在 Linux 系统中,上下文和上下文切换是操作系统中关键的概念,对于系统性能和多任务处理有着重要的影响。在多任务操作系统中,CPU 上下文切换是实现并发执行的关键机制。...进程调度与上下文切换的时机在 Linux 系统中,进程的调度并不仅仅发生在进程执行完终止的时候。我们来逐一梳理几个触发进程调度的场景,以加深对进程调度机制的理解。1.

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    linux内核上下文切换解析

    linux上下文切换就是进程线程的切换,也就是切换struct task_struct结构体,一个任务的上下文包括cpu的寄存器,内核栈等,由于1个cpu上的所有任务共享一套寄存器,所以在任务挂起的时候需要保存寄存器...每种处理器都提供了硬件级别的上下文切换,比如x86架构下的TSS段,TSS段包括了一个任务执行的所需要的所有上下文,主要有:1.通用寄存器和段寄存器。...所以上下文切换也很简单,直接用call或者jmp指令调度任务。同样ARM架构也有快速上下文切换技术。但是Linux为了适用更多的cpu架构没使用处理器相关的上下文切换技术,而是大部分通过软件实现。...linux上下文切换就在schedule()函数里,很多地方都会调用这个函数。...经过前面的代码计算后找出下一个要执行的任务,然后开始执行上下文切换。

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    探讨Linux CPU的上下文切换

    我们都知道 Linux 是一个多任务操作系统,它支持的任务同时运行的数量远远大于 CPU 的数量。...进程上下文切换 Linux 按照特权级别将进程的运行空间划分为内核空间和用户空间,分别对应下图中 Ring 0 和 Ring 3 的 CPU 特权级别的 。...,要想查看每个进程的详细情况,就需要使用pidstat,加上-w,可以查看每个进程上下文切换的情况 /proc/interrupts——/proc实际上是linux的虚拟文件系统用于内核空间和用户空间的通信...高优先级进程导致当前进度挂起 硬件中断,导致当前进程挂起 小结 CPU上下文切换,是保证Linux系统正常工作的核心功能之一,一般情况下不需要我们特别关注。...参考 https://www.jianshu.com/p/1b7b78538531 https://medium.com/geekculture/linux-cpu-context-switch-deep-dive

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    怎么编译Linux内核?

    Linux 内核介绍 Linux内核(英语:Linux kernel)是一种开源的类Unix操作系统宏内核。...整个Linux操作系统家族基于 该内核部署在传统计算机平台(如个人计算机和服务器,以Linux发行版的形式)和各种嵌入式平台,如路由器、无线接入点、专用小交换机、机顶盒、FTA接收器、智能电视、数字视频录像机...工作于平板电脑、智能手机及智能手表的Android操作系统,它的底层操作系统也是Linux。尽管在桌面计算机的占用率较低,但基于Linux的操作系统统治了几乎从移动设备到主机的其他全部领域。...实际Linux的发行版Ubuntu,其易用性也逐渐接近Windows。...Linux kernel官网:https://www.kernel.org/ linux Kernel维基百科:https://www.wiki.kernel.org/ 在线阅读linux kernel

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    关于linux中的CPU上下文切换

    目录 1.什么是CPU上下文切换 2.CPU上下文切换的类型 3.如何查看系统中的上下文切换 4.案例 5.总结 ---- 读过倪朋飞的《Linux性能优化实战》经常说的 CPU 上下文切换是什么意思?...2.CPU上下文切换的类型 导致CPU进行切换的场景,可以分为: 进程上下文切换 线程上下文切换 中断上下文切换 下面详细进行说明。...[root@m162p201 ~]# pidstat -w Linux 3.10.0-514.el7.x86_64 (m162p201) 07/21/2021 _x86_64_ (2 CPU...非自愿上下文切换:指进程由于时间片已到,被系统强制调度,而发生的上下文切换。如大量进程都争抢CPU,这就很容易导致非自愿的上下文切换。...通过pidstat来分析具体情况: [root@m162p201 ~]# pidstat -w -u 1 Linux 3.10.0-514.el7.x86_64 (m162p201) 07/21/2021

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    Python 的上下文管理器是怎么设计的?

    花下猫语:最近,我在看 Python 3.10 版本的更新内容时,发现有一个关于上下文管理器的小更新,然后,突然发现上下文管理器的设计 PEP 竟然还没人翻译过!...(你可能会问,如果__exit__() 方法因为 bug 导致抛异常怎么办?那么一切都完了——但这并不比其他情况更糟;异常的本质就是,它们可能发生在任何地方,你只能接受这一点。...考虑到可能存在 decimal 模块的算术上下文这样的对象,因此术语“上下文”是有歧义的。...如果想要更加具体的话,可以使用术语“上下文管理器”,表示上下文表达式所创建的具体对象;使用术语“运行时上下文”或者(最好是)"运行时环境",表示上下文管理器所做出的实际状态的变更。...缓存上下文管理器 许多上下文管理器(例如文件和基于生成器的上下文)都是一次性的对象。一旦__exit__() 方法被调用,上下文管理器将不再可用(例如:文件已经被关闭,或者底层生成器已经完成执行)。

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    Linux CPU 上下文切换的故障排查

    第一时间看干货文章 1 CPU 上下文切换是保证 Linux 系统正常运行的核心功能。可分为进程上下文切换、线程上下文切换和中断上下文切换。...添加 -w 选项,您可以看到每个进程的上下文切换: 例如: # Output interval is 5 $ pidstat -w 5 Linux 4.15.0 (ubuntu) 09/23/18...其中,cswch 表示每秒自愿上下文切换的次数,nvcswch 表示每秒非自愿上下文切换的次数。 自愿上下文切换:指进程无法获得所需资源而导致的上下文切换。...假设您已经在 Linux 系统上安装了 sysbench 和 sysstat。...往期推荐 手把手教你写一个 Makefile 文件 一文读懂 | Linux共享内存原理 嵌入式必懂的 CAN 总线,真的讲到位了!! 一种简易的嵌入式设备系统日志记录方法

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    Linux性能优化篇-了解CPU上下文切换

    Linux是一个多用户用任务的操作系统,他支持远远大于cpu的进程数运行,而cpu每次却只能运行一个任务,所以其实这些任务其实并不是在同时运行,整个过程是cpu轮流运行任务,给用户带来的假象。...根据任务的不同,CPU上下文切换可以分几种不同场景: 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 Linux分为内核空间和用户空间: ?...Linux会为每个cpu都维护一个就绪队列,也就是进程状态为R状态的的进程,最理想状态是之前的进程完成,cpu得到释放,下一个进程得到cpu使用,但是实际情况是不同的。...怎么查看系统上下文切换情况 过多的cpu上下文切换会导致花费大量的时间消耗在寄存器、内核栈及虚拟内存的保存与恢复中,缩短cpu在规定时间片内真正运行的时间,导致系统性能大幅下降。...还有我们要如何查看中断突然增大: watch -d cat /proc/interrupts Rescheduling interrupts are the Linux kernel's way to

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    深入理解Linux内核进程上下文切换

    作者简介 韩传华,就职于南京大鱼半导体有限公司,主要从事linux相关系统软件开发工作,负责Soc芯片BringUp及系统软件开发,乐于分享喜欢学习,喜欢专研Linux内核源代码。...本文主要关注进程管理的一个切入点,那就是进程的上下文切换,来理解linux内核是如何进程进程上下文切换的,从而揭开上下文切换的神秘面纱。...(注意:本文以linux-5.0内核源码讲解,采用arm64架构) 1.进程上下文的概念 进程上下文是进程执行活动全过程的静态描述。...实际上linux内核中,进程上下文包括进程的虚拟地址空间和硬件上下文。...如下为硬件上下文存放示例图: ? 2.上下文切换详细过程 进程上下文切换主要涉及到两部分主要过程:进程地址空间切换和处理器状态切换。

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    深入理解Linux的CPU上下文切换

    如何理解Linux上下文切换 Linux 是一个多任务操作系统,它支持同时运行的任务数量远大于 CPU 个数。...进程上下文切换 1、用户空间与内核空间 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,分别对应着 CPU 特权等级的 Ring 0 和 Ring 3。...Linux 通过 TLB 来管理虚拟内存到物理内存的映射关系。当虚拟内存更新后,TLB 也需要刷新,内存的访问也会随之变慢。...4、进程上下文何时切换 Linux 为每个 CPU 维护了一个就绪队列,将活跃进程按照优先级和等待 CPU 的时间排序,然后选择最需要 CPU 的进程,也就是优先级最高和等待 CPU 时间最长的进程来运行...概念小结 总结一下,不管是哪种场景导致的上下文切换,你都应该知道: CPU 上下文切换是保证 Linux 系统正常工作的核心功能之一,一般情况下我们无需特别关注。

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