进程的概念（2）

进程优先级

1.什么的优先级

概念：指定进程获取某种资源（CPU）的先后顺序
本质：优先级的本质是优先级数字的大小，Linux中优先级数字越小，优先级越高

task_struct 进程控制快-> struct -> 内部字段 -> int prio = ??

default_prio = 80;

nice = ??
优先级vs权限

优先级：已经能做了，是我们获取资源的顺序

权限：能不能做的问题

2.为什么要有优先级

进程访问的资源（CPU）始终都是有限的，系统中进程大部分情况都是比较多的。
操作系统关于调度和优先级的原则：采用分时操作系统，保证基本的公平，如果进程因为长时间不被调度，就造成了饥饿问题。

3.Linux的优先级特点和查看方式

特点

PRI:进程优先级

NI：进程优先级的修正数据，nice值

UID：代表执行者的身份

PID：代表这个进程的代号

PPID：代表这个进程是由哪个进程发展衍生而来的，也就是父进程的代号

🐂：新的优先级 = 优先级 + nice，可以达到对于进程优先级动态修改的过程

nice并不能容易调整，而是有范围的！->[-20 19] ----40个数字（在后面的地址空间再谈）

每次调整优先级，都是从80开始的

查看方式

用top命令更改已存在进程的nice:

top

进入top后按"r" -> 输入进程PID -> 输入nice值

命令行参数和环境变量

命令行参数

C语言中，我们以前会接触到下面这种写法

带这些参数的意义的什么呢？

可以看出，数组argv就像一个选项，当我们输入什么选项时，bash会根据该选项去匹配对应的进程。

注：默认是输入给父进程bash的

1、为什么要这么干呢？

本质：命令行参数本质上交给我们程序的不同选项，用来制定不同的程序功能。命令中会携带很多的选。

就像我们经常用的命令一样->举例：ls，ls -a，ls -l这些不同的选项会显示出不同的特性

2、谁干的？

父进程bash

命令行中启动的程序，都会变成进程，其实都是bash的子进程。

环境变量

1、直接看现象

为什么我们输入系统的这些命令不用带 ./ ，而是直接输入命令就可以直接执行，而我们自己的可执行程序就需要指明当前路径呢？

这些命令本质就是一个可执行程序，依照上面提到的命令行参数表，可以带各种不同的选项

表明，在Linux中，存在一些全局的设置，告诉命令行解释器，应该去那些路径下寻找可执行程序

这里，我们引入一个环境变量：PHTH

👵概念

在操作系统中用来指定操作系统运行环境的一些参数

🙏查看环境变量方法

echo &name name：你的环境变量名称

在系统中很多的设置，在我们登录Linux系统的时候，就已经被加载到了bash进程中（内存）

当bash在执行命令的时候，需要先找到命令，然后再执行，而上面这个路径下的命令，是bash执行命令时的默认寻找路径，如果没指定，就会自动到这个路径下寻找，如果没找到，就会报错，这就是为什么上面我们要指定当前命令，而系统这些自带的命令不用指定当前命令。

🐔设置环境变量的方法

通过这种方法，我们的可执行程序也可以像系统默认的命令一样使用，而不要指定当前路径。

当我们重新打开程序时，我们可以看到

表明默认我们修改的环境变量都是内存级别的，则最开的环境不是在内存中的，而是在系统的对应配置文件。

🧍‍♀️配置文件在哪里呢？

在root路径下，存在着上面四种关于bash的文件，而.bash_profile中如果我们添加配置，则在电脑重启的时候也不会清空，因为此时修改的环境变量是在配置文件中进行的。

2、常见的环境变量

PATH:指定命令的搜索路径

HOME：指定用户的主工作目录（即用户登陆到Linux系统中时，默认的目录）

SHELL：当前的shell，它的值通常是/bin/bash。

🍋测试HOME

🐂与环境变量相关的命令

echo：显示某个环境变量值

export：设置一个新的环境变量

env：显示所有环境变量

unset：清除环境变量

set：显示本地定义的shell变量和环境变量

3、整体理解环境变量

a、代码

bash进程在启动时，默认会给子进程形成环境变量表。

b、理解

++环境变量具有系统的全局属性，因为环境变量本身会被紫禁城继承下去。++

如图：这个变量是存在的，但是我们查看环境变量的时候不会显示出来，这种变量叫做本地变量

本地变量只在本bash内部有效，无法被子进程继承下去，导成环境变量，此时才能被子进程获取。

进程的地址空间

1、直接看代码，看现象

由图可以看出，父子进程是具有独立性的。

进程 = 内核数据结构(task_struct) + 代码和数据

为什么地址不变，而当子进程中的g_val变成300的时候，父进程的g_val还是100呢？

我们发现，父子进程，输出地址是一致的，但是变量内容不一样！能得出如下结论:

变量内容不一样,所以父子进程输出的变量绝对不是同一个变量

但地址值是一样的，说明，该地址绝对不是物理地址！

在Linux地址下，这种地址叫做虚拟地址

我们在用C/C++语言所看到的地址，全部都是虚拟地址！物理地址，用户一概看不到，由OS统一管理

OS必须负责把虚拟地址转变成物理地址

2、引入最基本的理解

父进程和子进程都分别有其自己的一个虚拟地址空间，当用虚拟地址访问数据的时候，OS通过页表的查找找到对应的物理地址。

这里也就涉及到了一个概念：写时拷贝

OS会自助完成写时拷贝，进行按需申请，但父进程和子进程仅仅只是访问同一个数据而不修改的时候，两个进程此时指向的确实是同一个物理空间，但当需要进行修改的时候，OS会进行该数据的拷贝，并把需要修改的进程指向该拷贝的空间

意义：通过调整拷贝的时间顺序，达到有效节省空间的目的。

3、地址空间的意义

如果没有地址空间，数据写入物理内存的时候地址会是乱的，此时要访问特定的数据就会很麻烦，CPU的效率将会折扣，而如果有了地址空间，每次写入数据时只关注地址空间就行，而取出数据时，把相对应的地址空间加载到内存中，OS对该地址空间的访问可以迅速拿到想要的数据，而无需去遍历整个物理内存。

讲无序变成有序，让进程以统一的视角看待物理内存以及自己运行的各个区域！

进程管理模块和内存管理模块进行解耦

拦截非法请求->对物理内存进行保护

页表的意义

OS在通过页表进行访问物理地址时，页表会进行一系列的检查

数据是不是不在物理内存中 -> 缺页中断

数据是不是需要写时拷贝 -> 发生写时拷贝

如果都不是，才进行异常处理

Linux真正是如何的调度的？

上面我们提到，nice值并不能让你任意调整，而是有范围的！[-20,19] --- 40个数字

Linux系统每一个CPU都有一个运行队列

Linux采用分时操作系统，为了保证公平

其实nice可以修改的这40个nice值对应的是运行队列中queue队列中的[100,139]

这里的bitmap数组大小为什么是5，是因为在32位机器下，32*5=160>140,满足所需要的位数。

理解

在CPU找进程的时候，runqueue会有两个队列，一个表示活跃的队列，一个表示过期的队列，通用这两个队列的转换，就可以实现对进程优秀级大小不同的实现快慢。

CPU查看*active是否位空，如果不为空，说明里有进程需要执行，如果有，就遍历从100到139这个区级的进程，根据优先级找到里面需要执行的进程

如果因为某种原因（时间片到了等等）导致该进程暂时先停止然后去执行其他进程，那么该进程的数据就会拷贝到过期的队列中，然后把活跃中该进程删除

等到把活跃队列所有进程都删除之后，就交换活跃队列和过期队列的地址，过期队列变成活跃队列，活跃队列变成过期队列，再重复以上过程

等到OS检查*active为空时，说明此时没有进程需要执行。