unix上下文切换

Unix 是一个多用户、多任务的操作系统，它允许用户在同一时间内运行多个程序，并在这些程序之间进行上下文切换。上下文切换是指在运行一个程序时，由于发生了某个事件 (例如用户按下了一个键，或者一个信号到达了程序)，导致程序从当前状态切换到另一个状态。 在 Unix 中，上下文切换通常由操作系统内核来处理。内核会维护一个运行中的进程表，记录每个进程的状态和相关信息。当发生上下文切换时，内核会根据事件类型和进程状态来更新进程表，并将控制权传递给新的程序。 下面我们将详细介绍 Unix 中的上下文切换，包括上下文切换的类型、机制和实现方式。 一、上下文切换的类型 在 Unix 中，上下文切换可以分为两种类型：自愿上下文切换和强制上下文切换。 1. 自愿上下文切换 自愿上下文切换是指程序自己决定进行上下文切换。在 Unix 中，程序可以通过调用操作系统提供的函数来实现自愿上下文切换。例如，程序可以调用 fork() 函数创建一个子进程，然后通过 wait() 函数等待子进程完成。在这个过程中，程序会从父进程切换到子进程，从而实现上下文切换。 2. 强制上下文切换 强制上下文切换是指程序没有主动进行上下文切换，而是由操作系统或其他程序强制进行上下文切换。在 Unix 中，强制上下文切换通常由信号来触发。例如，当程序运行时，如果收到了 SIGTERM 信号，则程序会立即停止执行，并将控制权传递给操作系统。操作系统会将控制权传递给指定的程序，从而实现上下文切换。 二、上下文切换的机制 在 Unix 中，上下文切换的机制可以分为三个步骤： 1. 保存当前进程的状态 当发生上下文切换时，内核会首先保存当前进程的状态。例如，内核会保存当前进程所占用的资源、执行到的指令位置等信息。 2. 更新进程表 内核会根据事件类型和进程状态来更新进程表。例如，如果当前进程收到了 SIGTERM 信号，则内核会将该进程的状态设置为“停止”，并将控制权传递给指定的程序。 3. 恢复新进程的状态 内核会将控制权传递给新进程，并恢复新进程的状态。例如，如果新进程是一个子进程，则内核会使用 fork() 函数创建一个子进程，并使用 wait() 函数等待子进程完成。 三、上下文切换的实现方式 在 Unix 中，上下文切换的实现方式可以分为两种： 1. 基于进程的实现方式 基于进程的实现方式是指在内核中为每个进程创建一个进程控制块 (PCB)，用来记录进程的状态和相关信息。当发生上下文切换时，内核会根据事件类型和进程状态来更新 PCB，并将控制权传递给新的程序。 2. 基于线程的实现方式 基于线程的实现方式是指在内核中为每个线程创建一个线程控制块 (TCB)，用来记录线程的状态和相关信息。当发生上下文切换时，内核会根据事件类型和线程状态来更新 TCB，并将控制权传递给新的程序。基于线程的实现方式相对于基于进程的实现方式来说，能够更加灵活地处理多线程问题。