关于上下文切换的几个为什么
上下文切换是什么？
CPU 上下文可以理解成CPU寄存器状态以及程序计数器PC， 这些都是记录CPU当前任务的状态。
CPU 上下文切换会把当前的cpu的上下文保存下来，然后加载新任务的对应上下文，而这些保存下来的上下文，会存储在系统内核中，并在任务重新调度执行时再次加载进来。这样就能保证任务原来的状态不受影响，让任务看起来还是连续运行。
CPU为什么要进行上下文切换？
当多个进程竞争CPU的时候，CPU为了保证每个进程能公平被调度运行，采取了处理任务时间分片的机制，
轮流处理多个进程，由于CPU处理速度非常快，在人类的感官上认为是并行处理，实际是"伪"并行，
同一时间只有一个任务在运行处理
上下文切换主要消耗什么资源，为什么说上下文切换次数过多不可取？
每次上下文切换都需要几十纳秒到到微秒的CPU时间，这些时间对CPU来说，
就好比人类对1分钟或10分钟的感觉概念。在分秒必争的计算机处理环境下，浪费太多时间在切换上，
只能会降低真正处理任务的时间，表象上导致延时、排队、卡顿现象发生
上下文切换分几种？
特权模式切换、 进程上下文切换、线程上下文切换、中断上下文切换
什么情况下会触发上下文切换？
系统调用、进程状态转换(运行、就绪、阻塞)、时间片耗尽、系统资源不足、sleep、优先级调度、硬件中断等
线程上下文切换和进程上下文切换的最大区别？
线程是调度的基本单位，进程是资源拥有的基本单位，同属一个进程的线程，发生上下文切换，
只切换线程的私有数据，共享数据不变，因此速度非常快
有哪些减少上下文切换的技术用例？
数据库连接池（复用连接）、合理设置应用的最大进程，线程数、直接内存访问DMA、零拷贝技术
上下文切换过程详解
特权模式切换
Linux 按照特权等级，把进程的运行空间分为内核空间和用户空间，分别对应着下图中， CPU 特权等级的 Ring 0 和 Ring 3。内核空间（Ring 0）具有最高权限，可以直接访问所有资源；用户空间（Ring 3）只能访问受限资源，不能直接访问内存等硬件设备，必须通过系统调用陷入到内核中，才能访问这些特权资源。
进程可以在用户空间运行，也可以在内核空间运行。当调用open()、read()、write()、close()系统函数, CPU会保存原来用户态的指令位置，然后更新CPU寄存器内核态指令的新位置。最后执行内核态函数。当系统调用结束后，CPU恢复原来的用户态，切换回用户空间继续执行进程。
可以看到用户态->内核态， 内核态->用户态这两个过程总共是产生了两次CPU上下文切换。不过，需要注意的是，系统调用过程中，并不会涉及到虚拟内存等进程用户态的资源。
进程上下文切换
进程上下文不仅包括了虚拟内存、栈、全局变量等用户空间的资源，还包括了内核堆栈、寄存器等内核空间的状态，与系统调用相比进程间的切换还需要把内容保存下来
- 触发进程上下文切换的场景
根据调度策略，将CPU时间划片为对应的时间片，当时间片耗尽，当前进程必须挂起
系统资源不足的，在获取到足够资源之前进程挂起
当进程通过睡眠函数sleep或者sched_yield这样的方法将自己主动挂起时
高优先级进程导致当前进程挂起
硬件中断，导致当前进程挂起,转而执行内核中的中断服务程序
线程上下文切换
- 不同进程之间的线程上下文切换，其过程和进程上下文切换大致相同。
- 线程内部的线程进上下文切换。不需要切换进程的用户资源，只需要切换线程私有的数据和寄存器等。
这会比进程上下文进程切换消耗的资源少，所以多线程相比多进程的优势。
中断上下文切换
为了快速响应硬件的事件(如USB接入)，中断处理会打断进程的正常调度和执行，转而调用中断处理程序，
响应设备事件。而打断其它进程执行时，需要进行上下文切换。中断事件过多，会无谓的消耗CPU资源，导致进程处理时间延长。
对于一个CPU来说，中断处理比进程拥有更高的优先级, 所以中断上下文切换并不会与进程上下文切换同时发生。
