什么是CPU上下文切换？

现在linux是大多基于抢占式，CPU给每个任务一定的服务时间，当时间片轮转的时候，需要把当前状态保存下来，同时加载下一个任务，这个过程叫做上下文切换。时间片轮转的方式，使得多个任务利用一个CPU执行成为可能，但是保存现场和加载现场，也带来了性能消耗。  那线程上下文切换的次数和时间以及性能消耗如何看呢？

上下文切换的性能消耗在哪里呢？
context switch过高，会导致CPU像个搬运工，频繁在寄存器和运行队列直接奔波  ，更多的时间花在了线程切换，而不是真正工作的线程上。直接的消耗包括CPU寄存器需要保存和加载，系统调度器的代码需要执行。间接消耗在于多核cache之间的共享数据。

引起上下文切换的原因有哪些？
对于抢占式操作系统而言， 大体有几种：
1、当前任务的时间片用完之后，系统CPU正常调度下一个任务；
2、当前任务碰到IO阻塞，调度线程将挂起此任务，继续下一个任务；
3、多个任务抢占锁资源，当前任务没有抢到，被调度器挂起，继续下一个任务；
4、用户代码挂起当前任务，让出CPU时间；
5、硬件中断；

监测Linux的应用的时候，当CPU的利用率非常高，但是系统的性能却上不去的时候，不妨监控一下线程/进程的切换，看看是不是context switching导致的overhead过高。
常用命令： pidstat vmstat

参考:
1. latencytop深度了解你的Linux系统的延迟