目录
进程优先级
1️⃣ 进程优先级
1.什么是进程优先级？
2.进程优先级的类型
3.进程优先级的作用
4.进程优先级的实现
5.进程优先级的重要性
6.查看系统进程
7.修改进程优先级
top命令进行修改
renice命令
8.优先级调度原理编辑
进程切换
进程优先级
1️⃣ 进程优先级
1.什么是进程优先级？
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。
2.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
3.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。
4.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。
5.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。
6.查看系统进程
在Linux或Unix系统中，可以使用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。
7.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命令进行修改
renice命令
renice命令使用格式为：renice [nice值] -p [进程pid]
8.优先级调度原理
双140轮转队列
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。
进程切换的代价
◉ 处理器时间：保存和恢复上下文需要处理器时间。
◉ 内存访问：访问进程控制块和执行上下文切换需要内存操作。
◉ 性能影响：频繁的进程切换可能导致系统性能下降，尤其是在进程数量众多的情况下。
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。
竞争与独立：
◉ 竞争性：由于系统资源（如CPU时间、内存、I/O设备）是有限的，多个进程之间会竞争这些资源。
◉ 独立性：每个进程都有自己的进程控制块（PCB），它包含了进程的状态信息，如程序计数器、寄存器值、打开的文件描述符等。这使得进程之间在执行时是独立的，一个进程的崩溃不会影响其他进程。
并行与并发：
◉ 并行：当系统有多个CPU时，可以同时运行多个进程，每个CPU执行一个进程。这种情况下，进程之间确实是同时运行的。
◉ 并发：在单CPU系统中，通过进程切换，多个进程可以在一段时间内轮流运行，给用户一种多个进程同时运行的错觉。并发是并行的一种实现方式，但并行并不一定并发。
进程抢占：
◉ 抢占式内核是一种操作系统调度策略，它允许操作系统强制将处理器从一个进程切换到另一个进程。当一个低优先级进程正在运行时，如果有一个高优先级进程准备好运行，操作系统会抢占低优先级进程的CPU时间，切换到高优先级进程。
★ps: 关于进程的切换问题
计算机中的CPU内有大量的寄存器，它保存着正在执行的进程的临时数据。如果进程A正在被执行，CPU内的寄存器里面一定保存的是进程A的临时数据。寄存器中的临时数据，就叫做A的上下文
上下文数据可以丢弃吗？绝对不可以！由于计算机CPU数量小于进程数量，则当进程A暂时被切换下来的时候，进程A需要顺便带走自己的上下文数据。带走暂时保存的目的就是为了下次回来的时候，能恢复上去，就能继续按照之前的逻辑继续向后运行，就如同没有中断过一样。但如果没有保存上下文数据，进程A回来再执行时，就无法判断进程A原先执行到哪里了
注意：CPU内的寄存器只有一份，但是上下文可以有多份，分别对应不同的进程！！
