--优先级,进程切换)
进程优先级
什么是优先级
进程权限:判定进程有没有资格执行某操作，是「能不能做」的准入门槛。
- 例子：普通用户不能修改
/root文件、不能修改其他用户进程的高优先级；root 拥有全部操作权限。 - 作用：管控资源访问、操作执行的资格。
进程优先级:多个进程同时就绪时，CPU 调度的先后顺序，是「谁先占用 CPU」的排队规则。
- 例子：高优先级程序会被内核优先分配 CPU 时间片，响应更快；低优先级程序仅在 CPU 空闲时运行。
- 作用：合理分配 CPU 算力，区分任务轻重缓急。
为什么要有优先级
- 区分任务重要程度系统交互程序（终端、桌面）需要高优先级，保证操作流畅；后台批量任务、日志压缩等可降低优先级，不抢占前台资源。
- 避免资源饥饿防止计算密集型程序独占 CPU，通过优先级加权分配时间片，保障所有进程都能分到算力。
- 优化用户体验前台交互进程优先调度，鼠标、键盘指令立刻响应；后台服务慢速运行，互不干扰。
- 服务器资源管控多用户服务器中，可限制普通用户任务优先级，保障核心业务进程算力。
Linux下面是怎么进行设计的
1. Nice 值（NI，用户可调控）
2. PRI（内核动态优先级）
ps命令查看信息
ps aux / ps axja：显示一个终端所有的进程，包括其他用户的进程。
x：显示没有控制终端的进程，例如后台运行的守护进程
j：显示进程归属的进程组ID、会话ID、父进程ID，以及与作业控制相关的信息
u：以用户为中心的格式显示进程信息，提供进程的详细信息，如用户、CPU和内存使用情况等
ps -al-a：显示所有终端进程（含其他用户）
-l：长格式，展示进程完整状态、优先级、父子 PID 等内核信息
| 字段 | 含义 |
|---|---|
| F | 进程标志位（十六进制 / 十进制） |
| S | 进程状态 |
| UID | 进程执行者用户 ID |
| PID | 进程唯一 ID（进程号） |
| PPID | 父进程 PID（创建它的进程） |
| C | CPU 使用率（调度权重） |
| PRI | 进程优先级，数值越小优先级越高 |
| NI | nice 值，用户可调整，范围 - 20~19，影响 PRI |
| ADDR | 内核进程地址，用户态进程统一显示- |
| SZ | 进程占用内存页面数（1 页 = 4KB） |
| WCHAN | 进程阻塞等待的内核函数名（运行中显示-） |
| TTY | 进程所属终端 |
| TIME | 进程累计占用 CPU 时间 |
| CMD | 启动进程的命令 |
和进程优先级有关的就是pri和ni
如何调整优先级???
对nice的值进行调整,就可以对pri进行调整
这个运行程序的pri为80,ni为0
1.输入 top 打开监控面板
2.按 r 触发 renice 功能
3.输入目标 PID（如 14019）回车
4.输入新 nice 值（10）回车，立即生效
这个运行程序的pri为90,ni为10
1.nice 值的范围 --- 优先级的变化范围？
改变nice可以改变pri的值
所以将nice范围确定就可以确定优先级的变化范围
当我们把nice改成100时,实际上pri的值变化到99
我们在刚刚的基础上有nice改为-10,此时pri不是90,而是70,说明这个变化值是基于原始值80而言的
现在再nice的值变为-100,此时pri是60
Linux 系统对 nice 有固定合法区间：-20 ~ 19，无论输入多大数值，内核都会自动钳位到边界
每个进程初始pri都是80,对pri的改变都是基于80,pri=pri(80)+nice
2.为什么是这个范围？为什么不能随便改？？
1.普通用户只能增大 nice 值（0→19），只能降低自己进程优先级，无法设置负数提高优先级。 目的：防止普通用户恶意抢占 CPU，独占系统资源，影响其他用户 / 前台程序。
2.root 可以设置-20~19任意 nice，拥有完整调度调控权限。
3.若无范围限制，用户设置极端优先级会导致低优先级进程长期得不到 CPU，产生进程饥饿，破坏多任务公平调度。
3.进程优先级分两类,高频改优先级？？
分时操作系统:给每个进程一定的时间,时间一到就会换下个进程,给进程分配时间片,相对公平,公正的调度策略,较为均衡的让不同的进程都可以再一段时间内得到CPU的资源,绝大部份操作系统用的都是分时操作系统
实时操作系统:只有将当前运行的进程进执行完才会执行下一个进程,这种再工业领域会见到的比较多
补充
竞争性
系统中进程数量远多于 CPU 核心数（常见场景单 CPU 核心），所有进程都需要争抢 CPU、内存、IO 等有限硬件资源，进程天然存在资源争夺关系，这就是竞争性。
因为资源有限、进程互相争抢，操作系统才设计了进程优先级、调度算法，用来公平 / 按需分配 CPU 时间片，避免某个进程独占资源导致其他任务卡死（进程饥饿）。
独立性
进程=内核数据结构+代码和数据
每个进程有独属于自己的内核数据结构和代码
父子关系也是有独立性
并行
多个进程再多个cpu下分别同时运行
并发
多个进程再一个cpu下面采用时间片进行轮转,让每个进程得以切换,在一段时间内,多个进程都可以得到推进
进程切换
一、核心定义
CPU 上下文切换 = 进程 / 任务切换，本质是CPU 寄存器现场的保存与恢复。 CPU 硬件内只有一套通用寄存器、程序计数器等硬件资源，但系统中同时存在多个进程，寄存器同一时刻只能存放一个进程的运行数据；当内核需要切换运行任务时，就要完成一次上下文切换。
二、完整切换流程（PPT 原文拆解）
- 保存当前进程上下文内核把正在运行进程的全部 CPU 寄存器内容（运行现场），存入该进程自身的栈 / PCB（
struct task_struct）中。 作用：记录断点，保证进程下次重新上 CPU 时，能从暂停的位置继续执行。 - 载入新进程上下文从下一个待运行进程的栈 / PCB 中，读出它之前保存的寄存器数据，全部加载到 CPU 物理寄存器里。
- 执行新进程CPU 按照加载完成的现场，继续运行新任务，切换完成。 这个完整流程就叫做
context switch（上下文切换）。
寄存器是共享的,但是寄存器里面的数据本质是私有的,独属于该进程
