【Linux】进程优先级&&进程切换

进程优先级

什么是进程优先级

在操作系统中，进程优先级（Process Priority）是指操作系统对进程进行调度时所赋予的优先级值，用于决定进程何时获得处理器时间。进程优先级是一种实现多任务操作系统中任务调度的重要机制，它允许操作系统根据进程的重要性和紧迫性来分配处理器资源。

进程优先级的类型

进程优先级可以是静态的，也可以是动态的。静态优先级通常在进程创建时由用户或操作系统管理员设定，并且不会改变。动态优先级则可以根据进程的行为或系统状态自动调整。

◉ 静态优先级：在进程创建时由用户或操作系统管理员设置，通常使用整数值表示，数值越低表示优先级越高。

◉ 动态优先级：根据进程的运行情况自动调整，例如，一个进程如果长时间等待I/O操作，它的优先级可能会降低

进程优先级的作用

◉ 优先级调度：操作系统使用进程优先级来决定哪个进程应该首先获得处理器时间。

◉ 响应性和效率：通过调整优先级，操作系统可以确保关键任务（如图形用户界面响应、实时系统任务等）能够得到足够的处理器时间。

◉ 资源分配：优先级可以帮助操作系统决定如何分配系统资源，如内存、CPU时间等。

进程优先级的实现

进程优先级通常通过操作系统的调度器来实现，调度器会根据进程的优先级和其他因素（如进程状态、时间片等）来决定进程的执行顺序。

进程优先级的重要性

进程优先级是操作系统多任务管理的关键部分，它允许系统根据不同任务的需求和紧迫性来优化资源分配，从而提高系统的整体性能和响应性。通过合理设置和调整进程优先级，操作系统可以确保系统中的关键任务得到优先处理，同时保持系统的稳定性和效率。

查看系统进程

使用ps -l命令查看系统进程的相关信息，包括UID、PID、PPID、PRI和NI等。PRI代表进程的优先级，NI代表进程的nice值。PRI值越小，进程的优先级越高。

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

修改进程优先级

修改进程优先级主要是通过修改nice值实现的，nice值范围为-20至19，数值越小，优先级越高。可以使用nice和renice命令或通过top命令进行修改。

top命令

1.top
2.进入top后按“r”–>输入进程PID–>输入nice值

输入nide值10后看到变化：

renice命令

renice命令使用格式为：renice [nice值] -p [进程pid]

优先级调度原理

进程切换

进程切换（Process Switching），也称为上下文切换（Context
Switching），是操作系统中的一个基本机制，它允许在单个处理器上快速高效地运行多个进程。进程切换是指操作系统保存当前运行进程的状态（上下文），并恢复另一个进程的状态以使其能够继续执行的过程。

进程切换的过程

◉ 保存当前进程的上下文：这包括将当前进程的寄存器值（如程序计数器、栈指针、通用寄存器等）保存到它的进程控制块（PCB）中。

◉ 选择另一个进程：操作系统调度器根据某种策略（如轮转调度、优先级调度等）选择下一个要执行的进程。

◉ 恢复新进程的上下文：将所选进程的寄存器值从其PCB中恢复到处理器中，以便该进程可以从中断点继续执行。

进程切换的原因

◉ 时间片到期：在分时系统中，每个进程被分配一个固定的时间片来执行。当时间片用尽时，操作系统会进行进程切换。

◉ 高优先级进程的到来：当一个更高优先级的进程变为就绪状态时，当前运行的进程可能会被切换出去，以便让更高优先级的进程运行。

◉ I/O请求：当前进程发起一个I/O请求并进入阻塞状态时，操作系统会切换到另一个就绪进程。

◉ 同步和通信：进程可能因为等待某些同步事件（如信号量、互斥锁）或进程间通信（如消息传递）而被迫进行切换。

优化进程切换

◉ 快速上下文切换：通过硬件支持来加速上下文切换的过程。

◉ 减少切换次数：通过改进调度算法，减少不必要的进程切换。

◉ 优先级继承：在某些情况下，为了避免频繁的上下文切换，可以采用优先级继承机制。

进程的切换，最重要的一件事情是：上下文数据的保护和恢复。

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.

原文地址：https://blog.csdn.net/Lehjy/article/details/142982703

免责声明：本站文章内容转载自网络资源，如本站内容侵犯了原著者的合法权益，可联系本站删除。更多内容请关注自学内容网（zxcms.com）！