淺談linux線程切換問(wèn)題

更新時(shí)間：2017年01月05日 08:35:15 投稿：jingxian

下面小編就為大家?guī)?lái)一篇淺談linux線程切換問(wèn)題。小編覺得挺不錯(cuò)的，現(xiàn)在就分享給大家，也給大家做個(gè)參考。一起跟隨小編過(guò)來(lái)看看吧

處理器總處于以下狀態(tài)中的一種：

１、內(nèi)核態(tài)，運(yùn)行于進(jìn)程上下文，內(nèi)核代表進(jìn)程運(yùn)行于內(nèi)核空間；

２、內(nèi)核態(tài)，運(yùn)行于中斷上下文，內(nèi)核代表硬件運(yùn)行于內(nèi)核空間；

３、用戶態(tài)，運(yùn)行于用戶空間；

一個(gè)進(jìn)程的上下文可以分為三個(gè)部分:用戶級(jí)上下文、寄存器上下文以及系統(tǒng)級(jí)上下文。

用戶級(jí)上下文: 正文、數(shù)據(jù)、用戶堆棧以及共享存儲(chǔ)區(qū)；

寄存器上下文: 通用寄存器、程序寄存器(IP)、處理器狀態(tài)寄存器(EFLAGS)、棧指針(ESP)；

系統(tǒng)級(jí)上下文: 進(jìn)程控制塊task_struct、內(nèi)存管理信息(mm_struct、vm_area_struct、pgd、pte)、內(nèi)核棧。

當(dāng)發(fā)生進(jìn)程調(diào)度時(shí)，進(jìn)行進(jìn)程切換就是上下文切換(context switch).操作系統(tǒng)必須對(duì)上面提到的全部信息進(jìn)行切換，新調(diào)度的進(jìn)程才能運(yùn)行。而系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)行的模式切換(mode switch)。模式切換與進(jìn)程切換比較起來(lái)，容易很多，而且節(jié)省時(shí)間，因?yàn)槟Ｊ角袚Q最主要的任務(wù)只是切換進(jìn)程寄存器上下文的切換。系統(tǒng)中的每一個(gè)進(jìn)程都有自己的上下文。一個(gè)正在使用處理器運(yùn)行的進(jìn)程稱為當(dāng)前進(jìn)程(current)。當(dāng)前進(jìn)程因時(shí)間片用完或者因等待某個(gè)事件而阻塞時(shí)，進(jìn)程調(diào)度需要把處理器的使用權(quán)從當(dāng)前進(jìn)程交給另一個(gè)進(jìn)程，這個(gè)過(guò)程叫做進(jìn)程切換。此時(shí)，被調(diào)用進(jìn)程成為當(dāng)前進(jìn)程。在進(jìn)程切換時(shí)系統(tǒng)要把當(dāng)前進(jìn)程的上下文保存在指定的內(nèi)存區(qū)域（該進(jìn)程的任務(wù)狀態(tài)段TSS中），然后把下一個(gè)使用處理器運(yùn)行的進(jìn)程的上下文設(shè)置成當(dāng)前進(jìn)程的上下文。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程經(jīng)過(guò)調(diào)度再次使用CPU運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)要恢復(fù)該進(jìn)程保存的上下文。所以，進(jìn)程的切換也就是上下文切換。在系統(tǒng)內(nèi)核為用戶進(jìn)程服務(wù)時(shí)，通常是進(jìn)程通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行內(nèi)核代碼，這時(shí)進(jìn)程的執(zhí)行狀態(tài)由用戶態(tài)轉(zhuǎn)換為內(nèi)核態(tài)。但是，此時(shí)內(nèi)核的運(yùn)行是為用戶進(jìn)程服務(wù)，也可以說(shuō)內(nèi)核在代替當(dāng)前進(jìn)程執(zhí)行某種服務(wù)功能。在這種情況下，內(nèi)核的運(yùn)行仍是進(jìn)程運(yùn)行的一部分，所以說(shuō)這時(shí)內(nèi)核是運(yùn)行在進(jìn)程上下文中。內(nèi)核運(yùn)行在進(jìn)程上下文中時(shí)可以訪問(wèn)和修改進(jìn)程的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。此外，若內(nèi)核運(yùn)行在進(jìn)程上下文中需要等待資源和設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)可以阻塞當(dāng)前進(jìn)程。

Linux下的線程實(shí)質(zhì)上是輕量級(jí)進(jìn)程(light weighted process),線程生成時(shí)會(huì)生成對(duì)應(yīng)的進(jìn)程控制結(jié)構(gòu)，只是該結(jié)構(gòu)與父線程的進(jìn)程控制結(jié)構(gòu)共享了同一個(gè)進(jìn)程內(nèi)存空間。同時(shí)新線程的進(jìn)程控制結(jié)構(gòu)將從父線程（進(jìn)程）處復(fù)制得到同樣的進(jìn)程信息，如打開文件列表和信號(hào)阻塞掩碼等。創(chuàng)建線程比創(chuàng)建新進(jìn)程成本低，因?yàn)樾聞?chuàng)建的線程使用的是當(dāng)前進(jìn)程的地址空間。相對(duì)于在進(jìn)程之間切換，在線程之間進(jìn)行切換所需的時(shí)間更少，因?yàn)楹笳卟话ǖ刂房臻g之間的切換。

線程切換上下文切換的原理與此類似，只是線程在同一地址空間中，不需要MMU等切換，只需要切換必要的CPU寄存器，因此，線程切換比進(jìn)程切換快的多。

以上就是小編為大家?guī)?lái)的淺談linux線程切換問(wèn)題全部?jī)?nèi)容了，希望大家多多支持腳本之家~

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