用户态切换内核态的开销测试

前文

纸上得来终觉浅，希望通过直观的代码测试出来内核切换的开销

测试过程

通过两段程序进行对比，第一段是进行了系统调用获取uid，第二段是直接返回一个uid的值

gcc callsystem.c -o callsystem
gcc calluser.c -o calluser

测试结果

我们可以看到带有系统调用耗时需要11秒左右，用户态的耗时0.15s，开销上的差异非常明显

系统调用的代码

#include<unistd.h>
#define MAX 50000000
int main(){
        int ii;
        for(ii = 0;ii < MAX; ii++) getuid();
        return 0;
}

非系统调用的代码

#include<unistd.h>
#define MAX 50000000
int _getuid(){
        return 1001;
}
int main(){
        int ii;
        for(ii = 0;ii < MAX; ii++) _getuid();
        return 0;
}

strace 跟踪系统调用

其实getuid不管系统还是用户，都是返回数字就是，测试下来可以看出差异那么大

我们使用strace跟踪一下调用

strace -c ./callsystem

下面这个uid其实已经跑不出来了，基本也就是在系统调用的时候耗时

系统调用慢的缘由

系统调用其实就是应用程序和内核空间的一票接口，因为服务是在内核中提供的，所以不能直接调用调用流程如下：

实际上，系统调用的过程首先需要把用户态切换成内核态，系统调用过程是通过软中断0x80实现的，这个是比较核心的因素，因为一旦是涉及到其他中断就需要经历和其他中断一样的过程，当年这块可是考试重点：

关键的结论其实就是，宏观上来说CPU利用率是提高了，但是实际上来说中断的工作以及处理恢复工作其实都是非常耗时的，系统调用慢的缘由便是如此！