Linux——进程优先级/切换/调度

1.进程优先级

1.进程优先级是什么:进程获取CPU资源的先后顺序

2.为什么要有进程优先级:因为一般CPU只有一块,资源短缺,所以就需要优先级来确定谁先谁后的问题

3.值越低 进程的优先级越高 ps -l进行查看

UID:user id

RPI 进程可被执行的优先级 值越小越早被执行 默认值80

NI 进程优先级的修正数据 我们在后面想要修改进程的优先级就需要使用这个nice值

优先级修改 建议不要随便修改 会限制次数 进程真实优先级 = PRI (默认)+ NI top r + pid 进行修改,频繁的修改可能会破坏公平性

nice值范围[-20,19] Linux优先级范围[60,99] 幅度不能太大 考虑公平性

优先级设计不合理 会导致优先级低的进程,长时间得不到CPU资源,导致进程饥饿

2.进程切换

一个进程在CPU上跑,一般不会直接跑完,会跑一个时间段,这个时间段就是一个时间片,每个进程跑完一个时间片,就需要继续去排队

相信大家都写过死循环的代码,我们的系统会卡死吗?不会的,是因为这个代码跑完一个时间片,然后就需要去排队等待,排到这个进程再去跑一个时间片,所以这也是为什么我们写死循环系统不会卡死 ,也证明了一个进程不会一直占有CPU

2.1CPU 寄存器

寄存器:CPU中有很多的寄存器 寄存器有很多功能 这里我们先不做详细了解,只需要知道寄存器是CPU的一个临时空间,用来存储正在调度进程的临时信息,只是一个空间,并不等于寄存器里面的内容

当一个进程跑完一个时间片,就将寄存器的对应的上下文数据拷贝一份,给进程让其保存起来,保存到task_struct中 有一个tss结构体 里面保存的就是上下文数据,保证下次进程执行可以将上下文数据恢复到寄存器中,这个时候寄存器就可以在上次的历史位置继续运行了

进程切换本质核心就是保存和恢复当前硬件的上下文数据,就是CPU寄存器的内容

Linux内核进程O(1)调度队列

选择进程

调度和切换共同构成调度器

我们可以通过下面的图片来看,一个CPU有一个运行队列,就是我们的runqueue,我们来理解一下为什么要这样设计,active指向活跃队列,expired指向过期队列,nr_active来确定队列中的进程总数,如果是0证明队列中没有进程,bitmap是位图,来判断140个优先级队列是否为空,因为他们是一一映射的,所以可以提高运行效率,下面有为什么是bitmap[5]的解释,queue,其中100个优先级队列是实时调度,40个优先级队列是分时调度,当进程被CPU调度,按照进程的优先级,进入到对应的优先级队列进行排队,当这个进程被调度完以后,就会进到过期队列当中,并且更新它的优先级,这样活跃队列的进程就会越来越少,当活跃队列里没有进程了,过期队列就会和活跃队列进行交换,然后再去调用活跃队列的进程,直到所有的进程都跑完

结语

进调度器由切换和调度组成,我们学习了要选择哪个进程让CPU调度,如何去切换,了解Linux切换调度是如何实现的,增强自己的知识储备!!

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