【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


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。

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

 


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


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

 


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!!!

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