毕设网站建设论文,网站建设价格正规,h5自适应网站模板,Wordpress iPhone 上传#x1f496;作者#xff1a;小树苗渴望变成参天大树#x1f388; #x1f389;作者宣言#xff1a;认真写好每一篇博客#x1f4a4; #x1f38a;作者gitee:gitee✨ #x1f49e;作者专栏#xff1a;C语言,数据结构初阶,Linux,C 动态规划算法#x1f384; 如 果 你 … 作者小树苗渴望变成参天大树 作者宣言认真写好每一篇博客 作者gitee:gitee✨ 作者专栏C语言,数据结构初阶,Linux,C 动态规划算法 如 果 你 喜 欢 作 者 的 文 章 就 给 作 者 点 点 关 注 吧 文章目录 前言一、进程优先级1.1查看进程优先级1.2怎么根据优先级去开展调度1.3进程的并发是怎么做到的二、总结 前言 task_ struct内容分类 标示符: 描述本进程的唯一标示符用来区别其他进程。 状态: 任务状态退出代码退出信号等。 优先级: 相对于其他进程的优先级。 程序计数器: 程序中即将被执行的下一条指令的地址。 内存指针: 包括程序代码和进程相关数据的指针还有和其他进程共享的内存块的指针 上下文数据: 进程执行时处理器的寄存器中的数据。 IO状态信息: 包括显示的I/O请求分配给进程的IO设备和被进程使用的文件列表。 记账信息: 可能包括处理器时间总和使用的时钟数总和时间限制记账号等。 其他信息 上面红色部分的属性再后面都会介绍到。
一、进程优先级
我先从下面两个问题带大家先了解进程的优先级
是什么 权限和优先级是一样吗权限是能与不能而优先级是在能的基础上对于资源谁先访问谁后访问
为什么 因为我们的cpu只有一个每次只能运行一个进程而不是每个进程都有一个cpu所以cpu的资源是有限的注定的了进程之间是相互竞争的竞争性所以操作系统为了保证良性竞争确认每个进程的优先级就相当于排队不能乱按顺序去执行 这都是由调度器去做所以好的调度算法才能保证更好的良性竞争但调度算法不是特别好如果有的进程长时间得不到cpu资源导致该进程的代码长时间得不到推进----该进程的饥饿问题在windows经常会出现这种情况表现为程序卡死了然后弹出来一个框未响应 一会会大致介绍一下Linux中的调度是怎么去做的 1.1查看进程优先级
我们先来写一个程序 #includeunistd.h#includestdio.hint main(){while(1){printf(我是一个进程\n);sleep(1);}return 0;}我们使用ps -l查看如果你是在其他窗口查看时候ps -al 我们只需要看其中两个属性PRI和NI他两个代表优先级其余的不重要顶多带大家在了解一下UID他是唯一标识用户的就是账号使用ls -aln去查看 接下来博主在来好好介绍一下PRI和NI这两个属性 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 PRI and 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[-20,19]一共40个级别 按照上面说的我们的PRI值越小优先级越高那我们如果我们想要的进程优先级改的特别小那cpu是不是就可以一直给我们的程序跑了但Linux操作系统不允许这样做这样就不能保证其他进程的公平性但是万一有的时候必须修改一些优先级所以才有有了我们的nice给你一个范围在这个范围里面可以随便去修改(但是不建议修改)我们看到我们一般程序的默认优先级是80加上nice就是[60,99] 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数据 接下来也是通过修改nice值来修改优先级 接下面我就尝试带大家来修改一下优先级 用top命令更改已存在进程的nice top 进入top后按“r”–输入进程PID–输入nice值 top就像当任务管理器使用普通用户去修改优先级是不行的需要使用root用户 我们如果修改的nice值小于-20,也会变成-20来处理修改的值大于19也会按照19来处理第二次修改nice值会从起始的默认值开始算不会按照第一次修改的PRI开始算。 我们最好不要去修改我们的nice值因为没必要Linux上的调度已经比较公平了接下来在来理解一下进程优先级的概念 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很有用可能改善系统性能。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 1.2怎么根据优先级去开展调度
我们调度的前提是在运行态的时候时刻准备着被调度所以肯定是在运行队列里面接下来我们来看看运行队列是怎么去做的 看到这里大家应该知道我们调度器大致是怎么去调度的并且根据优先级去优先调度的此时还有一个小问题就是怎么判断数组遍历结束是不是就是判断数组是不是为空此时就需要使用位图的知识这里简单提一下就是每个数组下标对应一个比特位当有元素比特位为1不然就为0所以我们再runqueue队列里面应该还有一个属性叫bitmap[40],存放比特位的当位图的值为0就说明数组为空了可以进行交换了。这种方法也叫我们Linux上的大o(1)调度算法 还有其他概念 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 前面两个概念相信大家已经有所了解第三个并行就是再多个物理cpu上跑的进程叫做并行我们现在使用的电脑几乎都是只有一个cpu而且并行很好理解接下来我们就好好的理解一下并发
1.3进程的并发是怎么做到的
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 我们再上一篇介绍运行态的时候画的图上说过什么是并发大致意思就是再运行队列的进程会不止一次的从cpu拿上拿下(时间片的概念)就会导致运行队列上的进程会在一定的时间内将运行队列的所有进程都跑上一遍把这个过程叫做并行。这就叫基于时间片基于进程切换的调度算法
接下会带大家理解计算机是怎么做到跑一次进程下次再跑从上次结束的位置继续运行的进程切换是怎么做的
小故事时间 故事一、 我们再大学的时候不知道大家有没有听到过部队到学校里面征兵而你是一个梦想当兵的人由于当年没有考好导致上一个普通的学校这次不对征兵你势必要去当兵刚好不对也选中了你至此你高兴的来到了宿舍和自己的室友说我去当兵了明年再见什么都没干就直接跟部队走了结果你一年之后就回来了然后准备完成剩下来的学业结果你发现你早就被学校开除了而且对应的宿舍已经不是你的了。你惊讶说到我是去当兵了不是退学了结果学校领导跟你说你走的时候又没有告诉我你去当兵我们发现你每次上课和考试都不来直接给你开除你后悔的拍了拍大腿。但事实已经改变不了了。 故事二、 还是相同的场景部队来征兵此时的你学聪明了没有直接走你是先回宿舍将自己的宿舍里面的东西收拾好然后去辅导员哪里跟学校说明了情况学校将你的血迹进行了保留你把学籍信息也一起带走了一年后你又回来了将自己的学籍给学校了学校重新把你排课安排考试安排宿舍你继续完成之前未完成的学业。 通过这两个故事我想说的是我们再学校里面上学就相当于进程再cpu上正在运行我们去部队就相当于进程从cpu下拿下来同时需要将自己运行的重要数据信息带走方便下次再上来的时候可以恢复你上次运行的数据以便可以继续跑程序。
那我们每次运行的后的数据都是放在哪里 之前我们看过内存层状图最上面的是寄存器也是离cpu最近的因为离的越近速度越快效率越高cpu上面跑的程序将计算好的数据先放到寄存器上做临时保存当时间片的时间到了进程被拿下来了我们就需要把寄存器上的数据带走保存起来因为其他进程上面跑的时候此时寄存器的保存的数据是别的进程计算出来的数据所以再我们的task_struct里面肯定还有一个保存寄存器里面值的结构下次再运行的时候直接先将保存好的数据拂去出来放到寄存器上运行再跑下面的代码接下来画图带大家去理解 所以cpu里面的寄存器是保存进程的临时数据—进程的上下文进程的切换就是上下文保存和恢复的操作。 既然数据的问题解决了那么我们的cpu是怎么知道我们程序下次从哪里开始运行呢就好比上面我们怎么知道下次上到cpu从第二行开始原因就是我们的task_struct里面还有一个属性就是程序计数器pc:记录当前进程正在执行的指令的下一条指令的地址下次再运行的时候通过pc就可以找到上次运行结束后的下一行代码的位置了。 到这里大家应该知道进程切换是怎么去做的吧希望大家可以理解。所以计算机里面的寄存器很多但是每个都不大因为存放的数据不大而且每个进程继续后会被下一个上面的进程覆盖掉也不需要保存。 所以我们一个函数的返回值是怎么做到被外部接收的这个问题也解决了就是将函数的返回的数据先放到寄存器是也叫临时数据这也是我们平时说的返回值不是直接将值返回给接受方而是通过临时变量这个临时变量就是寄存器,函数的返回值可以很好的帮助我们理解上面所说的内容。 二、总结
将到这里我们进程优先级如何根据优先级去调度以及是怎么进行进程切换的我们已经讲解完毕了希望大家可以好好的吸收一下这一块本身就一点难理解因为cpu的速度太快了我们感觉不到所以才会感觉难我们的感知都是一起运行的而计算机里面大部分进程都是处于等待的知识我们感觉不到也希望大家不要思维定式下来好好理解一下那我们今天就说到这里我们下篇再见
