模式切换涉及的开销是多少

发布于 2024-08-13 12:10:04 字数 348 浏览 9 评论 0原文

很多时候，我读到/听到这样的论点，即进行大量系统调用等会效率低下，因为应用程序会进行模式切换，即从用户模式切换到内核模式，并且在执行系统调用后，通过进行以下操作开始在用户模式下执行：再次切换模式。

我的问题是模式切换的开销是多少？ cpu 缓存是否失效或者 tlb 条目被刷新或者发生了什么导致开销？

请注意，我问的是模式切换所涉及的开销，而不是上下文切换。我知道模式切换和上下文切换是两个不同的东西，我完全了解与上下文切换相关的开销，但我不明白的是模式切换会引起什么开销？

如果可能的话，请提供一些有关特定 *nix 平台（如 Linux、FreeBSD、Solaris 等）的信息。

问候

lali

原文

分享到QQ

分享到微博

如果你对这篇内容有疑问，欢迎到本站社区发帖提问参与讨论，获取更多帮助，或者扫码二维码加入 Web 技术交流群。

发布评论

需要登录才能够评论，你可以免费注册一个本站的账号。

找个人就嫁了吧 2024-08-20 12:10:04

简单模式开关上不应有 CPU 缓存或 TLB 刷新。

快速测试告诉我，在我的 Linux 笔记本电脑上，用户空间进程完成一个简单的系统调用大约需要 0.11 微秒，除了切换到内核模式并返回之外，该系统调用执行的工作量微不足道。我使用 getuid()，它仅从内存结构中复制单个整数。 strace 确认系统调用重复了 MAX 次。

#include <unistd.h>
#define MAX 100000000
int main() {
  int ii;
  for (ii=0; ii<MAX; ii++) getuid();
  return 0;
}

在我的笔记本电脑上，使用 time ./testover 测量，这大约需要 11 秒，11 秒除以 1 亿得到 0.11 微秒。

从技术上讲，这是两种模式切换，所以我想您可以声称单模式切换需要 0.055 微秒，但单向切换不是很有用，所以我认为往返次数会更多相关的一项。

There should be no CPU cache or TLB flush on a simple mode switch.

A quick test tells me that, on my Linux laptop it takes about 0.11 microsecond for a userspace process to complete a simple syscall that does an insignificant amount of work other than the switch to kernel mode and back. I'm using getuid(), which only copies a single integer from an in-memory struct. strace confirms that the syscall is repeated MAX times.

#include <unistd.h>
#define MAX 100000000
int main() {
  int ii;
  for (ii=0; ii<MAX; ii++) getuid();
  return 0;
}

This takes about 11 seconds on my laptop, measured using time ./testover, and 11 seconds divided by 100 million gives you 0.11 microsecond.

Technically, that's two mode switches, so I suppose you could claim that a single mode switch takes 0.055 microseconds, but a one-way switch isn't very useful, so I'd consider the there-and-back number to be the more relevant one.

回复收藏 0 原文

維他命╮ 2024-08-20 12:10:04

有很多方法可以在 x86 CPU 上进行模式切换（我在这里假设）。对于用户调用的函数，正常的做法是进行任务跳转或调用（称为任务门和调用门）。这两者都涉及任务切换（相当于上下文切换）。添加一些调用前的处理、调用后的标准验证以及返回。这将最低限度四舍五入为安全模式开关。

至于 Eric 的时机，我不是 Linux 专家，但在我处理过的大多数操作系统中，简单的系统调用会在用户空间中缓存数据（如果可以安全地完成）以避免这种开销。在我看来， getuid() 将是此类数据缓存的主要候选者。因此，Eric 的计时可能更多地反映了用户空间中预切换处理的开销，而不是其他任何事情。

回复收藏 0 原文

~没有更多了~