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Linux——进程优先级/切换/调度

news 2025/8/6 3:41:30

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