Linux操作系统进程优先级和进程切换

Posted 2023-01-24

文章目录

• ​​一.进程优先级​​

• ​​1.三段论谈优先级​​
• ​​2.PRI和NI​​

• ​​二.进程切换​​

• ​​1.进程的四个特性​​
• ​​2.上下文数据保护和恢复​​

一.进程优先级

1.三段论谈优先级

什么是优先级？它等同于权限吗？

定义:

cpu资源分配的先后顺序，就是指进程的优先权（priority）。

区别:

• 权限表示能与不能
• 优先级的前提是能，表示先后顺序

为什么要有优先级？

因为资源有限，进程抢占资源，操作系统得给进程一个先后顺序。

怎么确定优先级？

​​最终PRI= 80 +nice值​​

ps:

1. Linux是给运行中的进程调整优先级,调整策略是修改niceness值
2. 和成绩排名一样,最终PRI值越小表示优先级越高

2.PRI和NI

总体:PRI=80+NI

其中NI值从[20,-19]

ps:

1. NI的范围决定了PRI的变化范围[100,61]
2. NI值的过度设置,会导致进程的调度失衡

第一步: ./pri后, 查看进程的优先级信息

其中ps的意思为process status 进程状态

ps -al

两个单词:
PRI:priority缩写,中文:最终优先级
NI:niceness缩写,中文:进程优先级
PRI=80+NI,其中NI的范围从[20,-19]

第二步: 提权使用top工具来准备修改niceness值

sudo top

第三步:键盘输入r

r (意思为renice)

显示结果:

第四步:输入要调整优先级的进程ID

假如是:17955

显示结果:

第五步:输入调整后的NI值

假如是:-19

第六步:再次查看进程的优先级信息

ps -al

显示结果:

NI值被修改为了-19

最终PRI值被修正为了61

二.进程切换

1.进程的四个特性

竞争性:进程数众多,CPU只有少量,进程之间要抢占CPU资源
独立性:进程之间各自以为独占资源,互不干扰
并发:多个进程在一个CPU上运行,采取进程切换/CPU时间片轮转的方式
并行:多给进程在多个CPU上运行,同时运行

2.上下文数据保护和恢复

CPU内有很多寄存器,但是总归就一套寄存器.

寄存器是各个进程共享的,但是寄存器内的数据是私有的—-属于当前正在运行的进程.

由于大部分电脑都是单核CPU,所以属于并发机制,并发采用的是进程切换/时间片轮转的方式.

那么一个进程大多数情况下并不是在CPU中跑完了才从CPU上拿下来,而是跑完一个时间片的时间就换上另一个进程.

所以进程在一个时间片时间结束时,寄存器内的数据就要被拷贝一份,保留到当前进程或系统,这个过程被称为上下文数据的保护;

直到轮到该进程的下一个时间片时,就把之前保留的上下文数据恢复,CPU通过pc/eip指针的记录继续取指令,分析指令和执行指令.和执行指令.