1. 优先级是什么
优先级就是进程得到某种资源的先后顺序。优先级与权限的区别：
- 优先级：能获得资源，拥有资源的先后顺序。
- 权限：能不能获得资源。
1.1 为什么存在优先级
因为资源少，进程多。所以需要优先级来确定谁先拿资源，谁后拿资源。
2. Linux中的优先级
2.1 查看优先级
运行一个进程后使用ps命令来查看，有以下信息：
- UID：代表执行者的身份，也就是这个进程是由哪个用户创建的。
- PID：前面文章讲过，进程代号。
- PPID：父进程代号。
- PRI：进程的优先级，值越小越早被执行。
- NI：当前进程的nice值。
2.2 PRI and NI
NI 就是所说的nice 值，表示进程可被执行的优先级的修正数值。加入nice值后使PRI 变为：<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> P R I ( n e w ) = P R I ( o l d ) + n i c e PRI(new) = PRI(old) + nice </math>PRI(new)=PRI(old)+nice。
当nice值为负数，该进程优先级值就会变小，即优先级变高，则越快被执行。所以在Linux下，调整优先级就是调整nice值。
需要强调的是，进程的nice值与进程优先级不是一个概念，但是会影响到进程的优先级变化，可以理解nice值是进程优先级的修正数据。
2.3 更改nice值
使用top命令，进入后按 "r"->输入进程PID->输入nice值（注意：修改nice值需要root用户）。
查看当前进程
top命令
进入后按 r，输入当前进程PID
输入要修改的nice值（-10）
修改后
再次修改nice值为10（省略了中间过程，因为中途重启了一次进程导致PID不同）
再次修改后发现PID与NI 没有变回80和0 ，而是90和10，因为：
所以即使再次修改nice值为-15，我们所看到的就会是PRI：65 ，NI：-15。
其他修改nice值的命令：nice，renice。
2.4 nice值的范围
nice值的取值范围为 -20~19（一共40个级别） 。所以Linux的进程优先级也是有范围的：60~99（也是40个级别）。
那么为什么要有范围呢？
- 因为我们现在使用的操作系统大多数都是分时操作系统，要保证进程之间尽量的公平公正，所以优先级可以变但是要在可控的范围内变，如果优先级可以随意调整的话，那么就可能出现有的进程永远不会被调度的情况，这种情况也叫做饥饿问题。
3. 竞争、独立、并行、并发
- 竞争性：系统进程数目众多，而cpu资源只有少量，所以进程之间具有竞争属性，为了高效完成任务并且更合理的竞争资源，便有了优先级。
- 独立性：多进程运行间独享各种资源，期间互不干扰。
- 并行：多个进程在多个CPU下分别同时运行，称之为并行。
- 并发：多个进程在同一个CPU下采用进程切换的方式，在一段时间内让多个进程推进，称之为并发。
4. 进程切换
CPU内寄存器就是一套存储空间，寄存器只有一套，属于CPU本身，但是寄存器内部的数据可以有很多。
当前我们使用的操作系统都是分时操作系统，每个进程都有它自己的 "时间片（可以理解为一个计数器）"，当时间片到达后，进程就被操作系统从CPU中剥离，进而执行下一个进程。
当进程A暂时被切换出去时，进程A会带走并保存自己在寄存器内的上下文数据，以便下次再调度时候按照之前的逻辑继续运行。
5. 进程调度
一个CPU，一个运行队列（runqueue），在运行队列中存在一个queue[140]，它的类型是struct list_head，更好理解一点可以理解成为struct task_struct*，也就是一个指针数组。
图片来源于网络
当我们创建出一个进程后，会根据它的优先级插入到指定位置，这样当CPU调度进程的时候，实际上就是按顺序调度，但是初始创建的进程优先级都是80，所以假如运行队列中只有queue[120]的位置存在大量进程，其他位置没有进程呢？岂不是还需要花时间遍历。
从图片中可以看到queue上方还有一个bitmap[5]（位图），每个比特位代表了queue中对应位置是否存在进程，所以当需要调度进程时就查这一个位图，从而提升效率。
上面还有两个指针，分别是*active和*expired，*active指针就指向了活跃进程这个结构，*expired指向了过期进程的结构，所以：
- CPU调度的时候，直接通过
*active找到对应的queue[140]，新增进程、或者时间片到了的进程，被从CPU上剥离，链入到过期进程的队列中。 - 当活跃进程中所有进程都被执行完毕后，交换
*active和*expired两个指针指向的内容，从而能再次执行。
这时就可以知道为什么要有nice值了：当前进程在活跃进程时如果调整优先级还要进行移动操作，有了nice值后，只需要当前进程时间片到达后，加上nice值，按照调整后的优先级直接链入到过期进程中，等待下一轮再被调度时，就会直接按照调整后的优先级来调度。
那么在这种调度算法下会存在饥饿问题吗？ 很明显不存在这种问题，因为在局部内（也就是每一轮调度）都会将当前所有进程调度完一遍后，再调度下一轮，即使某一个进程优先级特别高，但也要等上一轮调度完才能被调度，这就做到了局部上根据优先级调度，整体上不会造成饥饿问题。 这就是为什么要使用两个队列的原因。