目录
[一 进程优先级](#一 进程优先级)
[1 基本概念](#1 基本概念)
[2 查看系统进程](#2 查看系统进程)
[PRI NI](#PRI NI)
[二 补充概念---竞争、独立、并行、并发](#二 补充概念---竞争、独立、并行、并发)
[三 进程切换](#三 进程切换)
[1 一个知识点](#1 一个知识点)
[2 一个故事](#2 一个故事)
[四 调度队列](#四 调度队列)
[1 Linux2.6内核进程O(1)调度队列](#1 Linux2.6内核进程O(1)调度队列)
[2 ⼀个CPU拥有⼀个runqueue（调度队列）](#2 ⼀个CPU拥有⼀个runqueue（调度队列）)
[3 两个问题](#3 两个问题)
一 进程优先级
1 基本概念
优先级指的是得到某种资源的先后顺序。最常见的资源就是CPU
CPU 资源分配的先后顺序，由进程的优先权（priority）决定。
优先权高的进程拥有优先执行的权利，在多任务环境的 Linux 系统中，配置进程优先权十分实用，能够有效改善系统性能。
还可以将进程调度到指定的 CPU 上运行，将不重要的进程安排在某个专属 CPU 上，能大幅提升系统的整体性能。
为什么一个CPU一个调度队列？
因为队列的本质就是确认优先级，且CPU只有一个
2 查看系统进程
ps -l：查看当前终端下的优先级。
ps -al：查看当前所有进程的优先级。
UID
UID是用户id，表明这个进程是由谁启动的
为什么这里不用登录的用户名？
因为在Linux中，真正标识"我"这个人，是通过UID这个数字，但是人看数字不舒服，所以Linux系统会在相关配置文件把用户名和UID的关系建立起起来，打印时默认打印用户名
ls-ln：显示UID
cat /etc/passwd：查看 Linux 系统所有用户的基础账户信息
PRI NI
PRI：当前进程的优先级
NI：全称nice，属于 进程优先级的修正数据 修改了nice值，进程的优先级会改变
PRI(new) = PRI(old) + nice：PRI值越小，优先级越高
top命令修改nice值
因为操作系统不建议修改优先级，可能对程序的平衡性产生影响，所以我们在修改nice值的时候可能会受到系统阻拦，但是超级用户可以修改，所以我们用whoami查看是否为超级用户，可以使用sudo提权
当我们多次修改nice值之后发现：新的PRI值和上一次的PRI值之间没有关系，为什么呢？
因为其实PRI(old)是个常数，一般是80，所以每一次计算优先级时，都不用算上一次的优先级
我们在多次修改nice值之后发现：nice值的范围是【-20，19】 一共是四十个数字（为什么是这个数字，调度时讲），所以PRI的范围是【60，99】
二 补充概念---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，甚至1个，所以进程之间是具有竞争属性的。为了高效完成任务，更合理竞争相关资源，便具有了优先级。
-
独立性：多进程运行，需要独享各种资源，多进程运行期间互不干扰。
-
并行：多个进程在多个CPU下分别、同时进行运行，这称之为并行。
-
并发：多个进程在一个CPU下采用进程切换的方式，在一段时间之内，让多个进程都得以推进，称之为并发。（CPU切换的速度非常快，人感受不到）
时间片：给每个进程单位时间内在CPU上执行的时间(int counter，在OS上是整数）
三 进程切换
1 一个知识点
CPU内部是有寄存器，保存当前正在运行程序的临时数据
- 程序中的所有变量都存储在内存中，CPU 要计算数据时，需要先把变量加载到寄存器中；寄存器会保存这些待计算的临时数据，计算完成后，再通过寄存器返回计算结果。
- 进程切换的本质，就是 CPU 切换正在运行的进程。
- 寄存器保存临时数据的核心目的：为了后续恢复进程的运行状态
2 一个故事
1 大学生被征兵选上，不能直接离校走人，否则会被退学 ------ 对应：CPU 不能直接切换进程，否则当前进程的运行状态会丢失。
2 找导员申请保留学籍，导员把个人信息整理成档案交给学生 ------ 对应：CPU 将当前进程的临时数据（寄存器中的数据）保存到内存中。
3 退伍返校后，把档案交回导员，恢复学籍信息 ------ 对应：进程再次被 CPU 调度时，从内存中把保存的临时数据重新加载到寄存器，恢复进程的运行状态 。
核心逻辑：保存档案（临时数据）的目的，就是为了后续恢复学籍（进程运行状态）
结论：
寄存器！=寄存器内部的数据
寄存器是一个硬件，寄存器内部的数据是=称为当前进程的硬件上下文：CPU内部进程相关的所有寄存器的内容（内部的数据）
四 调度队列
1 Linux2.6内核进程O(1)调度队列
2 ⼀个CPU拥有⼀个runqueue（调度队列）
这个队列在Linux内核中的代码结构：
bash
struct list_head queue[MAX_PRIO];这个队列最多有140个元素，其中每个元素都是一个LIst_head，每一个都是一个队列
【0，99】号元素是给实时操作系统用的，【100，139】是给当前进程用的，一共有40个元素：
（1）每一个数组下标，队员的就是一个优先级；每一个优先级，对应的就是一个队列。可以把不同的进程，放入不同的队列
（2）40个元素：就是优先级有四十个的原因 priority【60，99】
例如优先级60：映射到数组下标中--->priority+40
（3）可以把它理解为：在C++学到的开散列的hash表
在相同优先级的进程内部，采用FIFO调度算法
3 两个问题
（1）怎样选择进程？
从下标100开始遍历，直到遇到第一个有效的进程。所以数字下标小的进程的队列当中，就会被优先调度
结论1：调度没有直接用某个进程的具体优先级，优先级数字，决定的是进程Task_struct入队列的问题！
但是一个一个遍历效率太低了，有没有其他算法？
有的。用位图
（2）饥饿进程问题
如果优先级为60的队列一直不结束，则优先级为80队列无法得到资源--->进程饥饿问题：无法做到公平调度
为了做到公平，runqueue内部有两个140队列， 把当前CPU正在使用的队列叫做活跃队列：active queue，没有被使用的叫做过期队列：expired queue
结论：活跃队列的调度周期内，保证按照优先级调度。过期队列的存在，保证优先级低的进程，可以被调度
👉 在宏观上，所有进程都能被调度👉 微观上，优先级高的先调度！
怎么知道队列为空？
nr_active：表示当前队列有几个进程
找到进程的时间复杂度为O(1)
Swap 交换与队列状态
- Swap 交换支持
active（活跃）和expired（过期）队列，过期队列可转为活跃队列，活跃队列也可转为过期队列。 - 改变优先级 ：若找到 PCB 块并修改优先级，需要将这个进程从当前队列中断开，挂载到新优先级对应的队列。
- 但直接这么做会降低效率，调度算法是 CPU 中核心算法之一，内核不允许直接操作；
- 解决方案：若在 PCB 进程控制块中修改
nice值（进而修改priority值），则延迟修改 ------ 在下一次轮转（过期队列和活跃队列交换）时，再根据新的nice值重新挂载进程。 - 这种方式称为：时间片 + 优先级轮转调度算法。
分时系统 & 实时系统
- 实时系统 ：采用实时调度算法，有紧急任务时，要求立刻执行优先级更高的任务（基于优先级内核抢占）。
- 可不需要时间片；
- 实现方式：只用一个队列。
- 调度算法也被称作01 调度算法。