上下文切换是什么意思（新手必看）

上下文切换是操作系统中的一个过程，涉及保存一个进程或线程的状态（上下文）以便稍后恢复执行这个进程或线程的能力。当操作系统决定把 CPU 从一个进程（或线程）转移到另一个进程（或线程）上时，就会发生一次上下文切换。

上下文切换通常是计算密集型的，需要占用一定的 CPU 时间。每秒可能会发生几十甚至上百次的切换，每次切换都需要纳秒级的时间，所以上下文切换对系统来说意味着会消耗大量的 CPU 时间。

Linux 相比于其他操作系统有很多的优点，其中有一项就是，它的上下文切换和模式切换的时间消耗非常少。

在上下文切换过程中，操作系统通常需要执行以下操作：

• 保存上下文信息：保存当前进程或线程的状态到其 PCB（Process Control Block，进程控制块）或线程的内存结构中。状态信息包括程序计数器、寄存器值、内存状态等。
• 恢复上下文信息：当再次执行原进程或另一个进程时，操作系统从其 PCB 中恢复保存的状态信息，以便进程可以继续执行。

上下文切换通常发生在以下几种情况下：

• 多任务处理：在多任务操作系统中，为了公平地分配 CPU 时间或响应高优先级的任务，操作系统会在不同进程间进行切换；
• 等待 I/O 操作：当一个进程或线程进行 I/O 操作（如读写文件、进行网络通信等）时，它通常需要等待操作完成。在此期间，CPU 可以切换到其他任务执行，以提高执行效率；
• 同步操作：进行同步操作（如等待互斥锁）而被阻塞的线程会导致操作系统切换到其他线程执行。

上下文切换是必要的，因为它支撑操作系统的多任务特性，使得用户可以同时运行多个进程，而每个进程似乎都独占了 CPU。

上下文切换并非没有代价，它会产生开销，因为它涉及 CPU 状态的保存与恢复，以及相关系统资源的管理，所以频繁的上下文切换会影响系统的整体性能。因此，高性能系统的设计往往会尽量减少不必要的上下文切换，以提高执行效率。