CPU上下文切换以及相关指标的理解

Posted 2020-12-22 lemon-le

 

前言

上下文切换这个词一直不理解，看了无数遍就忘了无数遍，知道看到《操作系统导论》这本书，终于有了略微的理解。这也证明了我的方向是没错的，一直认为做运维还是得理解底层的知识，不理解很多东西只是搬运工而已，比如监控做了无数遍，但是具体的监控指标理解吗，这个监控指标如何衡量系统的性能。

 

官方理解

1）操作系统要做的就是为当前正在执行的进程保存一些寄存器的值，并为即将执行的进程恢复一些寄存器的值，这样一来，操作系统就可以确保最后执行从陷阱返回指令时，不是返回到之前运行的进程而是继续执行另一个进程。

2）现在linux是基于抢占式，CPU给每个任务一定的服务时间，当时间片轮转的时候，需要把当前的状态保存下来，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。

 

相关知识

1）虚拟化

     为了虚拟化CPU，操作系统需要以某种方式让许多任务共享物理CPU，在他们看起来像是同时运行。基本的思路：运行一个进程一段时间，然后运行另一个进程，如此轮换，通过以这种方式时分共享CPU，实现了虚拟化。

 

2）时钟中断

     时钟中断的目的是让CPU重新获取CPU的控制权，然后停止当前的进程，运行另一个进程。

 

因此，停止当前进程运行另一个进程时，需要保留当前进程的相关信息，并读取接下来将要运行的进程的相关信息，这样系统才知道需要运行哪一个进程，这种保存当前进程信息，以及读取下一个进程的相关信息叫做上下文切换。

 

自己理解

 

1）通俗易懂的讲法：每秒钟进程的切换次数

2）单位：ksps（千次每秒）

3）指标类型：性能指标

4）zabbix上的监控项：system.cpu.switches       每秒进程切换次数

     相关监控项：           system.cpu.intr                每秒时钟中断次数

 

 

 

 

时间中断的目的是为了进行进程切换，因此这两个监控线一般放在一起,时钟中断就是为了进程切换，但是每一次时钟中断不一定会切换进程

 

测试系统的上下文

 1）工具lmbench

 wget http://www.bitmover.com/lmbench/lmbench3.tar.gz
 tar -zxvf lmbench3.tar.gz 
 cd src/
 make results

 

2）可能会报错：

gmake[1]: Entering directory `/lmbeanch/lmbench3/src‘
gmake[1]: *** No rule to make target `../SCCS/s.ChangeSet‘, needed by `bk.ver‘.  Stop.
gmake[1]: Leaving directory `/lmbeanch/lmbench3/src‘
make: *** [lmbench] Error 2

 

3）解决办法：

把src/Makefile文件的第231行的$O/lmbench : ../scripts/lmbench  bk.ver  的 bk.ver 去掉为$O/lmbench : ../scripts/lmbench

 

4）使用

下篇博文专门总结。