CPU 上下文切换是操作系统中的重要概念,它表示在 CPU 执行进程时,由于各种因素(如时钟中断、进程调度等)导致 CPU 要保存当前进程的执行状态并开始执行另一个进程的执行状态,这个过程就是上下文切换。
下面是基本的 Linux CPU 上下文切换的实现步骤:
1. 在系统调用或者中断处理程序中,将当前进程的上下文保存在指定的数据结构(如进程控制块或者线程控制块)中,包括 CPU 寄存器、程序计数器、堆栈指针等。
2. 从系统调用或者中断处理程序中获取下一个需要运行的进程的上下文,并将它的上下文加载到 CPU 中,这个上下文可以在调度算法中确定。
3. 设置内核栈,用于新进程的系统调用或者中断处理程序的运行。
4. 执行新进程,从新进程的程序计数器处开始执行,并将进程的状态设置为运行中。
5. 在新进程运行一段时间后,重复步骤 1 到 4,将新进程的上下文保存并获取下一个需要运行的进程的上下文。
需要注意的是,上下文切换的代价是非常高的,因为它需要保存和加载大量的 CPU 寄存器,而且还要更新内存中的进程控制块或线程控制块。因此,在设计和实现调度算法时,需要尽量减少上下文切换的次数,以提高系统的性能。