【Linux系统化学习】进程优先级 | 进程饥饿 | 进程切换

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Linux专栏：Linux系统化学习

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目录

进程优先级

什么是优先级？

为什么会有优先级？

如何做到的？

优先级的动态调整

查看进程优先级的命令

PRI 和 NI

PRI VS NI

修改进程优先级

提高优先级

降低优先级

饥饿进程

进程切换

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进程优先级

什么是优先级？

系统按照不同的优先级调度进程的运行，得到CPU资源的先后顺序。

为什么会有优先级？

因为CPU的资源有限，需要调度的进程却很多。

如何做到的？

我们知道内存中的每一个进程都有一个PCB，这个PCB中有一个整数字段；数字越小，优先级越大；反之。

总结：

• 排队的本质就是确认优先级
• cpu资源分配的先后顺序，就是指进程的优先权（priority）。
• 优先权高的进程有优先执行权利。配置进程优先权对多任务环境的linux很有用，可以改善系统性能。
• 还可以把进程运行到指定的CPU上，这样一来，把不重要的进程安排到某个CPU，可以大大改善系统整体性能。

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优先级的动态调整

Linux下的优先级是支持用户手动调整的，我么先使用指令认识下几个名词。

• 指令：ps -l

 

我们很容易注意到其中的几个重要信息，有下：

• 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，亦即父进程的代号
• PRI ：代表这个进程可被执行的优先级，其值越小越早被执行
• NI ：代表这个进程的nice值 

查看进程优先级的命令

• top
• 进入top后按“r”–>输入进程PID–>输入nice值 

PRI 和 NI

• PRI也还是比较好理解的，即进程的优先级，或者通俗点说就是程序被CPU执行的先后顺序，此值越小进程的优先级别越高
• 那NI呢?就是我们所要说的nice值了，其表示进程可被执行的优先级的修正数值
• PRI值越小越快被执行，那么加入nice值后，将会使得PRI变为：PRI(new)=PRI(old)+nice
• 这样，当nice值为负值的时候，那么该程序将会优先级值将变小，即其优先级会变高，则其越快被执行
• 所以，调整进程优先级，在Linux下，就是调整进程nice值
• nice其取值范围是-20至19，一共40个级别。 （使较为均衡的让每一进程得到调度）
• NI值最小是-20 ，超过一律按-20处理；最大为19，超过一律按19处理；

PRI VS NI

• 需要强调一点的是，进程的nice值不是进程的优先级，他们不是一个概念，但是进程nice值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修正数据

修改进程优先级

用户是不可以直接修改PRI的只可以通过修改中间变量NI的值来间接修改PRI。

新的PRI=旧的PRI+NI值

旧的PRI是固定的数80，只需要NI的变化来调整即可

提高优先级

降低优先级

 

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饥饿进程

上面说到PRI的值是通过中间值NI来间接调节的；如果NI没有一个取值范围，那么用户随意通过NI来修改PRI，私自将一些进程的PRI修改的很小，优先级很大，导致这些优先级大的进程一直使用CPU资源，而导致一些进程享受不到CPU资源，这就是饥饿进程；

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进程切换

• 进程被CPU调度时并不是一直占据CPU运行，而是每隔一段时间（时间片）从CPU上剥离下来。
• Linux内核支持进程之间进程CPU资源抢占，是基于时间片的轮转式抢占内核。

以我们编写的C语言代码为例：

代码中多多少少基本都需要一些运算，这些运算就需要调度到CPU中处理，当代码量非常大的时候一个时间片肯定不够CPU处理这些代码的，程序没运行完就会被切换另一个进程。那运行到一半的代码，下次轮到它调度时候则么办呢？又例如在自定义函数中创建的变量出栈是如何返回给外部的呢？

寄存器和PCB联合配合进程切换

其实在我们的CPU中含有很多的寄存器，包括：eax、ebx、ecx、edx、ss、cs、ds、gs、fs

、edp、esp、eip、status等等；这些寄存器充当代码的临时空间。

自定义函数入栈开辟空间，出栈销毁空间。出栈时将我们需要返回的变量的值存储在寄存器中（eax），在主函数使用时拿出来。

当需要进程切换时寄存器保存着我们产生的各种临时数据（包括当前代码的运行行数eip程序计数器），也就是我们的进程的硬件上下文；寄存器将我们这些临时数据打包交给我们的PCB；寄存器也不许用清理这些数据，等到进程切换时PCB又把上次运行的数据交给寄存器即可；这样就实现了我们进程的切换。

总结：

• 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

 

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今天对Linux下进程优先级 | 进程切换的分享到这就结束了，希望大家读完后有很大的收获，也可以在评论区点评文章中的内容和分享自己的看法。您三连的支持就是我前进的动力，感谢大家的支持！！！