與用戶空間上下文切換相比，內核上下文切換有多貴？

Question

根據C10k和本文 ，隨着越來越多的客戶端連接並創建越來越多的線程，每個連接1個線程的服務器的吞吐量會降低。 根據這兩個來源，這是因為存在的線程越多，與這些線程完成的實際工作相比，上下文切換花費的時間就越多。 在高連接數下，優雅服務器似乎沒有受到性能降低的影響。

但是，事務服務器也在客戶端之間進行上下文切換，它們只在用戶空間中進行。

• 為什么這些用戶空間上下文切換比內核線程上下文切換更快？
• 內核上下文切換到底有什么用呢？
• 內核上下文切換到底有多貴？ 需要多長時間？
• 內核上下文切換時間是否取決於線程數？

我最感興趣的是Linux內核如何處理上下文切換，但也歡迎有關其他操作系統的信息。

Answer 1

• 為什么這些用戶空間上下文切換比內核線程上下文切換更快？

因為CPU不需要切換到內核模式並返回用戶模式。

• 內核上下文切換到底有什么用呢？

主要是切換到內核模式。 IIRC，Linux中的內核模式和用戶模式的頁表相同，所以至少沒有TLB失效懲罰。

• 內核上下文切換到底有多貴？ 需要多長時間？

需要測量，並且可能因機器而異。 我想現在一台典型的桌面/服務器機器每秒可以進行幾十萬個上下文切換，可能只有幾百萬。

• 內核上下文切換時間是否取決於線程數？

取決於內核調度程序如何處理這個問題。 AFAIK，在Linux中它非常高效，即使有大量的線程數，但更多的線程意味着更多的內存使用意味着更多的緩存壓力，因此可能會降低性能。 我還期望在處理數千個套接字時涉及一些開銷。