我們在主機監(jiān)控CPU的時候，有一個比較重要的監(jiān)控項是CPU的上下文切換，那么什么是CPU的上下文切換呢？這個監(jiān)控指標有什么意義呢？

CPU上下文切換監(jiān)控

CPU上下文切換（Context Switch）是指操作系統(tǒng)在多個進程或線程之間切換執(zhí)行權(quán)時，保存和恢復(fù)CPU上下文的過程。每次切換發(fā)生時，操作系統(tǒng)都會做以下幾件事：

1. 保存當前任務(wù)狀態(tài)

服務(wù)器當前正在執(zhí)行的進程（或線程）的所有相關(guān)資源信息，如程序計數(shù)器（PC，指示下一條要執(zhí)行的指令地址）、寄存器、堆棧等用戶態(tài)下的內(nèi)容會被存儲到該進程的進程控制塊（PCB）中。

2. 加載下一個任務(wù)的狀態(tài)

操作系統(tǒng)從待運行隊列中選擇一個新任務(wù)，并將其之前保存在PCB中的上下文信息重新加載到CPU寄存器中。

3. 更新內(nèi)存管理信息

如果涉及虛擬內(nèi)存，則還需要更新頁表等相關(guān)內(nèi)存管理信息。

CPU上下文切換次數(shù)過高可能會帶來以下問題

1.性能損耗

上下文切換本身是有開銷的，它包括了保存和恢復(fù)上下文的時間以及調(diào)度算法的選擇時間。頻繁的上下文切換會導(dǎo)致CPU將大量時間花費在處理這些內(nèi)核操作上，而非實際執(zhí)行計算任務(wù)，從而降低整體系統(tǒng)的吞吐量。

2.緩存失效

每次上下文切換后，CPU緩存（如L1/L2緩存）很可能因為任務(wù)切換而失效，新的任務(wù)需要重新填充緩存，這會增加內(nèi)存訪問延遲。

3.響應(yīng)延遲

對于實時性要求較高的應(yīng)用，頻繁的上下文切換可能導(dǎo)致進程響應(yīng)時間變長，影響服務(wù)質(zhì)量。

4.資源爭搶

如果過多的線程爭奪CPU資源進行上下文切換，而不是有效利用CPU執(zhí)行時間，可能導(dǎo)致“線程饑餓”現(xiàn)象，即某個線程長時間得不到調(diào)度執(zhí)行。

5.I/O密集型與計算密集型任務(wù)混合時的問題

在有大量并發(fā)且大部分線程等待I/O操作的情況下，過度的上下文切換會使CPU無法充分利用，因為不斷在等待I/O完成的線程間切換，而非持續(xù)處理計算任務(wù)。

所以我們減少不必要的上下文切換是非常重要的，例如合理設(shè)置線程池大小、避免無意義的阻塞操作、使用非阻塞I/O模型等技術(shù)手段都可以幫助減少上下文切換帶來的負面影響。