Linux中的CPU实现上下文切换

Linux笔记 2024-08-11 09:09:33

什么是CPU上下文切换？简而言之，CPU上下文切换是指CPU从一个运行的任务（进程或线程）切换到另一个任务的过程。这个过程中，CPU需要保存当前任务的状态（即上下文），以便之后能恢复到该状态继续执行；同时，加载新任务的上下文，以便开始执行新任务。 Linux中的上下文切换流程在Linux系统中，...

在深入探讨Linux操作系统的内核机制时，一个不可忽视的核心概念便是CPU上下文切换。这一过程对于实现多任务并发执行至关重要，它允许CPU在不同的进程或线程之间高效切换，以充分利用CPU资源。今天，我们就来揭秘Linux中CPU是如何实现这一神奇操作的。

什么是CPU上下文切换？

简而言之，CPU上下文切换是指CPU从一个运行的任务（进程或线程）切换到另一个任务的过程。这个过程中，CPU需要保存当前任务的状态（即上下文），以便之后能恢复到该状态继续执行；同时，加载新任务的上下文，以便开始执行新任务。

Linux中的上下文切换流程

在Linux系统中，上下文切换主要由操作系统内核管理。当发生中断（如系统调用、定时器中断或硬件中断）或进程调度时，内核会介入并决定是否需要进行上下文切换。以下是上下文切换的几个关键步骤：

保存当前上下文：首先，当前CPU寄存器的值（包括程序计数器、状态寄存器等）会被保存到当前任务的内核栈或任务控制块（TCB）中。
调度器选择新任务：接着，Linux的调度器（如CFS，Completely Fair Scheduler）会根据一定的算法（如优先级、时间片等）选择下一个要运行的任务。
加载新上下文：最后，将新选中的任务的上下文从其内核栈或TCB中加载到CPU的寄存器中，从而恢复该任务的执行状态。