在Linux操作系统中，CPU上下文切换是一项至关重要的机制，它允许多个任务共享CPU时间，从而实现多任务并发执行。那么，究竟什么是CPU上下文切换？它又是如何在Linux系统中实现的呢？
CPU上下文切换是指操作系统从一个任务（或进程）切换到另一个任务时，保存当前任务的状态并加载新任务的状态的过程。这包括寄存器的状态、程序计数器的值以及其他与任务执行相关的信息。任务可能是进程，也可能是线程，它们在执行时会占用CPU的各种资源，如寄存器、程序计数器、栈指针等。
上下文切换的核心是保存当前任务的状态（也叫“上下文”），然后恢复下一个任务的状态，最终交给CPU执行。当前任务的状态信息会被保存到内存中，以便以后恢复。一旦下一个任务被选定，操作系统需要恢复该任务之前保存的上下文，包括寄存器状态、程序计数器等，以确保任务从上次中断的地方继续执行。
在Linux系统中，上下文切换主要分为三种场景：进程上下文切换、线程上下文切换以及中断上下文切换。
- 进程上下文切换：由于进程具有独立的内存空间，因此切换时需要保存和恢复的状态较多，包括CPU的寄存器、程序计数器、堆栈指针等，还要更新内存映射表。
- 线程上下文切换：线程是进程中的执行单元，共享进程的内存空间，因此切换时相对轻量，只需保存和恢复线程特有的寄存器状态、程序计数器等。
- 中断上下文切换：当CPU执行某个进程或线程的指令时，如果收到中断信号，会暂停当前任务，转而去执行中断处理程序。中断上下文切换不涉及进程的用户态资源，只需保存和恢复内核态的必要状态。
频繁的上下文切换会导致性能开销，因此，在设计操作系统调度和应用程序时，需要尽量减少不必要的上下文切换，以提高系统性能。
