CPU 上下文切換之理論篇（上）

• 1.什麼是上下文？
  答：上下文是由CPU寄存器和程序計數器組成

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• 2.CPU爲何進行上下文切換？
  答：CPU上下文切換，是保證Linux系統正常工做的核心功能之一

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• 3.什麼是CPU上下文切換？
  答：CPU上下文切換，就是先把前一個任務的CPU上下文保存起來，而後加載新任務的上下文到這些寄存器和程序計數器中，最後跳轉到程序計數器所指的新位置，運行任務

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• 4.什麼是cpu寄存器？
  答：cpu寄存器是cpu內置很小、但速度極快的內存

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• 5.什麼是程序計數器？
  答：是用來存儲CPU正在執行的指令位置、或者即將執行的下一條指令位置

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• 6.cpu保存的上下文會存儲在哪裏？
  答：存儲在系統內核中

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• 7.操做系統管理的任務是什麼？
  答：進程和線程

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• 8.cpu上下文切換有哪些場景？
  答：進程上下文切換、線程上下文切換、中斷上下文切換

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• 9.ring0和ring3分別是什麼？
  答：ring0是內核態、ring3是用戶態

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• 10.特權模式切換是經過什麼進行完成的？
  答：系統調用

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• 11.特權模式切換的步驟是什麼？
  答：CPU寄存器裏原來的用戶指令須要先保存起來，爲了執行內核態代碼，CPU寄存器須要更新爲內核態指令的新位置，最後跳轉到內核運行內核任務

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• 12.一次特權模式切換髮生了幾回CPU上下文切換？
  答：2次

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• 13.什麼是進程上下文切換？
  答：是指從一個進程切換到另外一個進程

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• 14.進程上下文切換與特權模式切換有什麼區別？
  答：進程上下文切換，是指一個進程切換到另外一個進程
  特權模式切換是一直運行同一個進程

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• 15.何時會切換進程上下文？
  答：只有在進程調度時，才須要切換上下文

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• 16.進程在何時纔會被調度到 CPU 上運行？
  答：
  （1）當某個進程時間片耗盡
  （2）進程在系統資源不足時
  （3）當進程經過sleep主動掛起時
  （4）當有優先級更高的進程運行時

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• 17.什麼是進程？
  答：進程是調度的基本單位

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• 18.什麼是線程？
  答：線程是資源擁有的基本單位

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• 19.線程與進程最大的區別是什麼？
  答：
  （1）當進程只有一個線程時，能夠認爲進程等於線程
  （2）當進程擁有多個線程時，這些線程會共享相同的虛擬內存和全局變量等資源。這些資源上下文切換時是不須要修改的

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• 20.線程上下文切換有哪幾種狀況？
  答：先後線程不屬於同一進程、先後線程屬於同一進程

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• 21.什麼是中斷上下文切換？
  答：爲了快速響應硬件事件，中斷處理會打斷進程的正常調度和執行

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注：有哪些減小上下文切換的技術用例？
答：數據庫鏈接池（複用鏈接）、合理設置應用的最大進程，線程數、直接內存訪問DMA、零拷貝技術