Linux：进程优先级的理解

1.优先级基本概念

• 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。

CPU资源是有限的，进程却有很多，所以存在进程优先级来确定进程获取CPU资源的先后顺序。优先级实际上就是获取某种资源的先后顺序，而进程优先级实际上就是进程获取CPU资源分配的先后顺序，也就是执行的是优先权，优先权高的进程拥有先执行的权力。

查看系统进程 :
ps- l命令

• 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

2.PRI（优先级值） and NI（nice值）

• PRI : 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。PRI默认为80
• NI : NI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值越小进程越快被执行，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

(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)

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。

查看进程优先级信息：
ps -al

3.用top命令更改已存在进程的nice

• 第一步，在root用户下，命令行输入top
  
• 第二步，输入r
  
• 第三步，输入你想要改变的进程的pid，并且回车
• 第四步，输入你想调整的nice值
  你可以输入很大的值，或者很小的值，但是没有意义，系统会矫正到-20到19的范围。
  

4.操作系统如何根据优先级开展调度？

图片和理解出自这位博主@jjrenha

如上图，CPU内部有一个运行队列的，里面存了两个队列，分别是运行队列和等待队列，我们的PCB（task_struct）先进入到running队列中按照PRI的值在每一个指针后链上，同期waiting队列也在放进去，因为它是running的镜像队列，判断这个队列中跑没跑完只需要用40个比特位的全0即可，这样就是已经满了。
（running中一个PRI为99的刚好结束以后，时间片到了，就剥离下来放到waiting队列中等待着上面的running队列跑完它再交换跑即可）如此反复。

5.并发的理解

• 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

因为有时间片的存在，所以进程会来回切换，可能导致某个进程没有执行完代码就被踢出CPU中了，难道下次执行该进程时重新来过吗？？
并不是。CPU中有许多的寄存器，记录着该进程运行到具体某个位置和数据信息等等。

寄存器可以提高效率，也就是将进程的高频数据放到寄存器中，CPU内的寄存器保存的是进程相关的数据。CPU寄存器里面保存的是进程的临时数据，称之为当前进程的上下文数据。

所以进程从CPU上离开的时候，要将自己的上下文数据保存好甚至带走。保存的目的是为了未来能够恢复！因为进程在CPU跑完以后，倘若不带走自己的上下文数据，新的进程进入到CPU时，CPU会访问进程的上下文，那么新的进程进去CPU以后会覆盖老的进程的上下文数据，导致数据丢失，所以需要保存自己的上下文数据保证不丢失。