一  前言

 對“平均負載”一課的學習後，你可能會有疑問，程序在競爭cpu的時候並沒有正在的執行，為何會導致系統的負載升高，其實賊魁禍首就是“上下文切換”。

我們經常說linux是一個多工的系統，它支援很多工同時在執行。這裡的“同時”僅僅是一個相對時間，其實他並非真正的在執行，只是系統在很短的時間內，將cpu

輪流分配給他們，造成了錯覺。

二  何為“上下文”

任務執行前，cpu都需要知道任務從哪裡載入，從哪裡開始，這對應cpu的兩個概念“暫存器”和“程式計數器”。

cpu暫存器：cpu內建的容量小、但速度極快的記憶體

cpu計數器：cpu正在執行的指令的位置、或者即將執行的嚇一條指令的位置。

而這裡的從哪裡載入從哪裡開始就是“上下文”了。

三  何為“上下文切換”

先把前一個任務的上下文（cpu暫存器和程式計數器）儲存下來，然後載入新的任務的上下文到這些暫存器和程式計數器，最後再跳轉到程式計數器的新位置，執行新任務。

儲存的上下文會儲存在系統核心中，在任務重新被排程時再載入進來，因此不會影響任務的狀態，看起來還是連續的。

四 都說“任務”，何為“任務”，有哪些場景

任務：程序，執行緒、中斷等等。

上下文切換的場景：程序上下文切換、執行緒上下文切換、中斷上下文切換

A  程序上下文切換

兩個概念：

核心空間：最高許可權，可訪問所有資源

使用者空間：不能訪問記憶體等硬體裝置，必須通過系統呼叫陷入到核心中，才能訪問這些資源。

程序狀態：核心態程序、使用者態程序。

一次系統呼叫涉及：儲存使用者態，切換到核心態，然後儲存核心態，切換到使用者態，所以：一次系統呼叫，其實發生了兩次cpu上下文切換。

五  什麼時候會切換、程序什麼時候會被排程到cpu上執行

1  程序執行完成

2  cpu時間被劃分為一段段時間片，這些時間片被輪流分配給各個程序，但某個程序的時間片被耗盡了，就會被掛起，切換到其他等待cpu的程序上。

3  正在執行的程序資源不足了（記憶體等等）

4  程式有設定sleep（）這樣的函式時，也會主動掛起

5  中斷，硬體中斷，程序會被掛起，轉而執行核心中的中斷服務程式。