上下文切换详解

稍微详细描述一下，上下文切换可以认为是内核（操作系统的核心）在 cpu 上对于进程（包括线程）进行以下的活动：（1）挂起一个进程，将这个进程在 cpu 中的状态（上下文）存储于内存中的某处，（2）在内存中检索下一个进程的上下文并将其在 cpu 的寄存器中恢复，（3）跳转到程序计数器所指向的位置（即跳转到进程被中断时的代码行），以恢复该进程。

上下文切换与模式切换

这两种模式（用户态和内核态）在类 unix 系统中共存意味着当系统调用发生时 cpu 切换到内核态是必要的。这应该叫做模式切换而不是上下文切换，因为没有改变当前的进程。

上下文切换在多任务操作系统中是一个必须的特性。多任务操作系统是指多个进程运行在一个 cpu 中互不打扰，看起来像同时运行一样。这个并行的错觉是由于上下文在高速的切换（每秒几十上百次）。当某一进程自愿放弃它的 cpu 时间或者系统分配的时间片用完时，就会发生上下文切换。

上下文切换有时也因硬件中断而触发。硬件中断是指硬件设备（如键盘、鼠标、调试解调器、系统时钟）给内核发送的一个信号，该信号表示一个事件（如按键、鼠标移动、从网络连接接收到数据）发生了。

英特尔的 80386 和更高级的 cpu 都支持硬件上下文切换。然而，大多数现代的操作系统通过软件实现上下文切换，而非使用硬件上下文切换，这样能够运行在任何 cpu 上。同时，使用软件上下文切换可以尝试获得更好的性能。软件的上下文切换最先在 linux 2.4 中实现。

软件上下文切换号称的一个主要优点是，硬件的机制保存了几乎所有 cpu 的状态，软件能够有选择性的保存需要被保存的部分并重新加载。然而这个行为对于提升上下文切换的性能到底有多重要，还有一点疑问。其拥护者还宣称，软件上下文切换有提高切换代码的可能性，它有助于提高正在加载的数据的有效性，从而进一步提高性能。

上下文切换的消耗

上下文切换通常是计算密集型的。也就是说，它需要相当可观的处理器时间，在每秒几十上百次的切换中，每次切换都需要纳秒量级的时间。所以，上下文切换对系统来说意味着消耗大量的 cpu 时间，事实上，可能是操作系统中时间消耗最大的操作。

linux相比与其他操作系统（包括其他类 unix 系统）有很多的优点，其中有一项就是，其上下文切换和模式切换的时间消耗非常少。