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一,引言
本章主要讲解进程优先级相关概念,在Linux如何查看,修改进程的优先级。最后讲解在平时使用的大众计算机中,分时操作系统是如何进行进程切换的。
二,进程优先级
在Linux操作系统中,一个cpu对应一个调度队列,而一个调度队列中有许多进程,在进程状态中详细讲解了进程方面的知识Linux--进程状态-CSDN博客。因此,就存在了进程先后被cpu所执行的顺序。就引出了进程优先级的概念。首先先介绍以下在Linux中如何查看进程:
ps -al | head -1 && ps -al | grep 目标文件名

这里的PRI就是优先级。这里引入一个知识点这里的uid代表执行人--也就是用户。因此,在执行一个程序有没有权限,是谁在执行,进程都有记载。
PRI的默认值是80,PRI越小代表优先级越高,反之越低。
NI表示权限的修正值,通过改变NI的值来间接改变PRI的值。
修改优先级:
top r 加pid 加修改的数值
PRI = 默认值加减NI。默认值是不会变的。
除了上述调整优先级的方法之外,nice,renice等指令也可以用来调整优先级。在代码内部可以通过getpriority()来调整优先级。
linux进程优先级的范围是[60,99]。
三,进程切换
在进程进行处理的过程中,很多情况下,当个进程并不能一次执行结束,因此产生了进程切换的概念。
在cpu处理进程的过程中,cpu中有许多寄存器。这些寄存器都会存储进程中的临时数据。当这个正在执行的进程到cpu的使用时间之后,这些寄存器中的数据就会拷贝给这个进程。当下一次轮到这个进程时,该进程的数据会重新给寄存器,寄存器通过读取数据,就会知道上次进程运行到了什么地方,以及运行的结果是什么。并且cpu会沿着上次的进行向下运行依次往复。这个过程就叫做进程的切换。如下图:

注意:这里的寄存器都是在cpu开的临时空间。这里的寄存器指的是开辟的空间。
四,linux内核进程0(1)调度队列
在进程的简要介绍中讲到一个cpu对应一个调度队列,调度队列本身是一个结构体,下面大致将以下调度队列的原理。如图:

每一个进程对应一个PCB储存进程信息的结构体。而这些结构体组成队列,也就是调度队列,那么队列究竟是如何工作的。当一个进程需要进程调度队列时,会首先看该进程的优先级信息。如上图,queue是一个pcb结构体指针构成的数组,会根据要进入调度队列的优先级进行,链接。这和过程和哈希表的映射过程比较相似。如果遇到相同优先级的进程,会根据进程的先后顺序进行,向该优先级的位置向后进行链接。当cpu进行运行是,会运行优先级最高的进程。如果该进程的优先级不高。就需要一个个看这个数组到底哪个有进程,哪个没有进程,因此引入了bitmap数组的概念。这个数组存入五个整形,也就是20个字节,160个bit位。这个bit位会记录,queue数组哪一个位置有进程哪一个没有。根据bit位的0或者1进行判断。当该进程执行之后,这个进程并不一定执行结束,当该进程没有执行结束时,就会将该进程链接到arry[2]这个中,也就是红色的框框中,直到蓝色框框的所有都执行结束,操作系统会交换这两者的地址,重新依次往复。