Linux上下文切换实验
什么是系统上下文切换
系统上下文切换是指操作系统在不同进程或线程之间切换执行的过程。在多任务操作系统中，这是一项至关重要的任务，因为它允许多个程序共享处理器时间，以便它们似乎同时运行。系统上下文切换涉及保存当前进程的状态，切换到另一个进程，并将其状态还原，以便它可以继续执行。这是操作系统内核的关键职责之一，以确保公平的资源分配和系统的高效性。
vmstat
在Linux系统中，vmstat是一个非常有用的工具，用于监视系统性能，并且可以提供关于上下文切换的有用信息。您可以使用以下命令来运行vmstat并显示上下文切换统计信息：
vmstat 1procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----r b 交换 空闲 缓冲 缓存 si so bi bo in cs us sy id wa st1 0 0 1956380 62880 877460 0 0 3692 312 572 1251 28 50 21 1 00 0 0 1956380 62880 877568 0 0 68 0 160 248 2 0 97 0 00 0 0 1956380 62880 877568 0 0 0 0 168 265 2 1 97 0 01 0 0 1956380 62880 877564 0 0 0 0 271 523 4 2 94 0 01 0 0 1956380 62880 877552 0 0 0 4 225 356 3 1 96 0 0
-
cs（上下文切换）：这是系统上下文切换的总数，包括进程切换和中断切换。 -
in（中断数）：这是自系统启动以来的中断总数。 -
r（运行队列长度）：这是正在运行的进程数。 -
b（阻塞队列长度）：这是等待资源的进程数。
举个栗子
运行pidstat -w 3 //每隔3秒输出一次关于进程上下文切换的统计信息12时04分17秒 UID PID cswch/s nvcswch/s Command12时04分20秒 0 14 1.33 0.00 ksoftirqd/012时04分20秒 0 15 29.33 0.00 rcu_preempt12时04分20秒 0 16 0.33 0.00 migration/012时04分20秒 0 22 0.33 0.00 migration/112时04分20秒 0 23 3.00 0.00 ksoftirqd/112时04分20秒 0 35 2.00 0.00 kcompactd012时04分20秒 0 48 2.33 0.00 kworker/1:1H-kblockd12时04分20秒 0 247 707.33 0.00 kworker/u256:29-flush-8:012时04分20秒 0 254 0.33 0.00 kworker/0:2H-kblockd12时04分20秒 0 278 5.00 1.33 jbd2/sda3-812时04分20秒 0 380 3.33 0.00 irq/16-vmwgfx12时04分20秒 127 613 4.00 0.00 systemd-oomd12时04分20秒 0 642 12.67 0.67 vmtoolsd12时04分20秒 130 921 0.33 0.00 vnstatd12时04分20秒 0 1383 1.00 0.00 vmtoolsd12时04分20秒 998 1576 1.00 0.00 pmproxy12时04分20秒 0 4294 9.33 9.33 gnome-shell12时04分20秒 0 4431 2.00 0.00 ibus-daemon12时04分20秒 0 4506 10.33 0.33 vmtoolsd12时04分20秒 0 4550 1.00 0.00 ibus-extension-12时04分20秒 0 4615 1.00 0.00 ibus-engine-lib12时04分20秒 0 4835 8.33 13.33 gnome-terminal-12时04分20秒 0 5411 6.67 0.00 kworker/0:2-events12时04分20秒 0 5796 42.33 0.00 kworker/u256:1-writeback12时04分20秒 0 7105 8.00 0.00 kworker/1:3-events12时04分20秒 0 7224 1.00 1.00 vmstat12时04分20秒 0 7475 6.33 6.33 stress-ng12时04分20秒 0 7476 6.33 7.00 stress-ng12时04分20秒 0 7477 5.00 6.00 stress-ng12时04分20秒 0 7478 5.33 5.00 stress-ng12时04分20秒 0 7479 5.33 8.00 stress-ng12时04分20秒 0 7480 5.67 5.67 stress-ng12时04分20秒 0 7481 5.33 5.67 stress-ng12时04分20秒 0 7482 4.33 4.67 stress-ng12时04分20秒 0 7483 5.33 5.33 stress-ng12时04分20秒 0 7484 5.33 4.67 stress-ng12时04分20秒 0 7485 4.67 6.00 stress-ng12时04分20秒 0 7486 4.67 7.00 stress-ng12时04分20秒 0 7487 4.33 5.00 stress-ng12时04分20秒 0 7488 4.67 5.33 stress-ng12时04分20秒 0 7489 5.00 5.00 stress-ng12时04分20秒 0 7490 4.00 6.33 stress-ng12时04分20秒 0 7491 5.00 7.00 stress-ng12时04分20秒 0 7492 5.67 7.00 stress-ng12时04分20秒 0 7493 5.67 5.00 stress-ng12时04分20秒 0 7494 5.67 6.33 stress-ng12时04分20秒 0 7495 5.67 3.67 stress-ng12时04分20秒 0 7496 5.00 6.00 stress-ng12时04分20秒 0 7497 5.00 8.33 stress-ng........后面还有很多stress-ng的进程
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kworker：这是内核工作线程的通用前缀。 -
/u256：这是一个标识符，通常是一个数字，用于唯一标识内核工作线程。 -
29：这可能是该特定线程的标识号，用于标识线程在内核线程池中的位置。 -
flush-8:0：这部分通常描述了该线程正在执行的任务，这里是"flush"，可能表示磁盘数据刷新操作。8:0 可能涉及到与设备名称或块设备的相关信息。
非自愿与自愿切换
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进程主动让出CPU，以便其他就绪状态的进程有机会执行。这可以是出于合作性多任务处理的目的，进程知道它已经执行了足够的时间，并主动让出CPU。 -
进程在执行期间需要等待某些事件的发生，如等待I/O操作完成。在这种情况下，进程可能会主动挂起自己，以便其他任务可以继续执行。
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进程的时间片（CPU分配的时间段）已经用尽，操作系统需要将CPU分配给其他进程。 -
进程需要等待某些资源的可用性，如等待磁盘I/O、等待网络数据等。在这种情况下，进程被挂起，直到资源可用。
总结
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