线程上下文切换
利用时间片转轮的方式。CPU给每个任务都设置一定的时间,然后把当前任务的状态保存下来,在加载下一任务的状态后,继续服务下一个任务。 任务的状态保存及再加载,这段过程就叫做上下文切换。时间片轮转的方式使多个任务在同一颗CPU上执行变成可能。
进程
是指程序运行的实例,在linux系统中线程就是能并行运行且与他们的父进程(创建他们的进程)共享同一地址空间(一段内存区域)和其他资源的轻量级的进程。
上下文
是指某一个时间点CPU寄存器和程序计数器的内容。
寄存器
是指CPU内部的数量较少但是速度很快的内存(与之对应的是CPU外部相对较慢的RAM主内存)。寄存器通过对常用值(通常是运算的中间值)的快速访问来提高计算机程序运行的速度。
程序计算器
是一个专门的寄存器,用于表明指令序列中CPU正在执行的位置,存的值为正在执行的指令的位置或下一个将要被执行的指令的位置,具体依赖于特定的系统。
PCB-切换帧
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)进行切换,上下文切换过程中的信息是保存在进程控制块(PCB)中的。 PCB经常被称为切换帧,信息会一直保存到CPU的内存中,直到他们被再次使用。
上下文切换的活动
- 挂起一个进程,将进程的CPU状态(上下文)存储于内存中的某处。
- 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。
- 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),以恢复该进程在程序中。
引起线程上下文切换的原因
- 当前执行任务的时间片用完之后,系统CPU正常调度下一个任务。
- 当前执行任务碰到IO阻塞,调度器将此任务挂起,继续下一个任务。
- 多个任务抢占锁资源,当前任务没有抢到锁资源,当调度器挂起,继续下一个任务。
- 用户代码挂起当前任务,让出CPU时间。
- 硬件中断。