如果不改變自己，就別把跨年搞的和分水嶺一樣，記住你今年是什么吊樣，明年就還會(huì)是什么吊樣?。。?/mark>

一、馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)（硬件）

1.馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)中的存儲(chǔ)器指的是內(nèi)存，帶電存儲(chǔ)，具有掉電易失的特點(diǎn)。

2.CPU中含有能夠解釋計(jì)算機(jī)指令的指令集，指令集又可分為精簡(jiǎn)指令集和復(fù)雜指令集，這也正是為什么你的程序能夠運(yùn)行起來的原因，因?yàn)镃PU認(rèn)識(shí)并理解你的二進(jìn)制程序代碼，你的二進(jìn)制程序會(huì)被CPU認(rèn)為是一堆指令的集合，CPU直接執(zhí)行這些二進(jìn)制指令就OK了。

3.某些外部設(shè)備例如磁盤、網(wǎng)卡等，既屬于輸入設(shè)備又屬于輸出設(shè)備，輸入和輸出的對(duì)象是針對(duì)于內(nèi)存或CPU來講的，例如我們用鍵盤將數(shù)據(jù)輸入到內(nèi)存中，磁盤也可以將數(shù)據(jù)取出來輸入到內(nèi)存中，也可以將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)輸出到磁盤上進(jìn)行存儲(chǔ)，所以判斷一個(gè)設(shè)備是否為輸入，輸出設(shè)備，需要看數(shù)據(jù)在這個(gè)設(shè)備中的流向，流向CPU為輸入設(shè)備，流出CPU為輸出設(shè)備，既能流入又能流出就是輸入輸出設(shè)備。

4.CPU在讀取和寫入的時(shí)候，在數(shù)據(jù)層面，只和內(nèi)存打交道，不和外設(shè)直接溝通，這樣有利于提高整個(gè)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行效率。

5.磁盤上的文件程序想要運(yùn)行，必須要加載到內(nèi)存里面，因?yàn)镃PU只能從內(nèi)存中訪問你寫的數(shù)據(jù)和代碼，我們平常所進(jìn)行的編程其實(shí)就是在為CPU準(zhǔn)備數(shù)據(jù)和代碼，等CPU過來讀取這些代碼并執(zhí)行他，這些都是馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)所決定的

下面從軟件數(shù)據(jù)流的角度來更深入的理解馮諾依曼硬件結(jié)構(gòu)體系：

1.
如果我向我的好友發(fā)送消息，從硬件結(jié)構(gòu)來看，前提應(yīng)該是我們各自都打開了QQ程序，并將QQ這個(gè)程序加載到了內(nèi)存里面，CPU會(huì)執(zhí)行QQ程序的代碼，我就可以通過代碼里面的scanf或cin等語(yǔ)句的執(zhí)行，利用鍵盤發(fā)送消息“你好呀！你今天吃飯沒？”等等消息，這些消息數(shù)據(jù)會(huì)由輸入設(shè)備鍵盤加載到內(nèi)存中的QQ程序里面，然后CPU對(duì)這些消息做出處理，將處理后的結(jié)果返回給內(nèi)存里面，然后這些消息會(huì)從內(nèi)存進(jìn)一步加載到外部設(shè)備網(wǎng)卡和顯示器等里面，我的朋友的筆記本的輸入設(shè)備網(wǎng)卡會(huì)接收這些消息，并將這些消息加載到他的內(nèi)存中的QQ程序里面，然后CPU做出信息的分析將結(jié)果返回到內(nèi)存里面，最后這些處理過后的信息會(huì)進(jìn)一步加載到我朋友筆記本上的顯示器中，這樣就完成了信息的發(fā)送和接收等。
2.
如果是發(fā)送文件，其實(shí)就是從磁盤這樣的外設(shè)中將信息加載到內(nèi)存中的QQ程序里面，然后通過網(wǎng)卡將信息傳輸過去，我的朋友就可以用他的網(wǎng)卡接收到這些信息，并把我發(fā)送的信息加載到內(nèi)存里面，最后在輸出設(shè)備磁盤里面重新刷新，就會(huì)出現(xiàn)接收到的文件信息了。

二、操作系統(tǒng)（軟件）

1.操作系統(tǒng)是什么？

1.操作系統(tǒng)是一個(gè)進(jìn)行軟硬件資源管理的軟件

2.操作系統(tǒng)包括進(jìn)程管理，內(nèi)存管理，文件系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)管理，這些都是操作系統(tǒng)對(duì)于軟件的管理，除了管理這些，操作系統(tǒng)還承擔(dān)管理馮諾依曼硬件體系結(jié)構(gòu)。

3.為什么操作系統(tǒng)要進(jìn)行管理呢？因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)可以通過合理的對(duì)于軟硬件資源管理（手段），來為用戶提供良好的（穩(wěn)定的、安全的、高效的）執(zhí)行環(huán)境（目的）

2.如何理解管理（管理的本質(zhì)）

1.
管理者和被管理者之間是一個(gè)什么樣的邏輯關(guān)系呢？就像我們?cè)诖髮W(xué)生活中的校長(zhǎng)，我們很少直接與校長(zhǎng)進(jìn)行交互，但校長(zhǎng)依舊管理著我們，這是怎么做到的呢？還比如公司中的員工和CEO，CEO不會(huì)和員工直接對(duì)話、噓寒問暖等等，但公司依舊可以正常運(yùn)行，正常的被管理，這又是怎么做的呢？

2.
我們可以通過這樣的現(xiàn)象得出一個(gè)既定的事實(shí)，那就是管理者和被管理者不需要直接進(jìn)行交互，管理者依舊能把被管理對(duì)象管理起來。

3.
首先管理者需要有重大事宜的決策能力，并且決策是要有依據(jù)的，同時(shí)管理者要擁有被管理對(duì)象的全部數(shù)據(jù)，只要擁有了被管理對(duì)象的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)的變化和更新，管理者就可以與之對(duì)應(yīng)做出管理的方案。

4.所以管理的本質(zhì)就是對(duì)數(shù)據(jù)做出管理

3.操作系統(tǒng)如何一直拿到硬件的數(shù)據(jù)？（驅(qū)動(dòng)程序的引出）

1.
我們?cè)谏厦嬲劦竭^，管理者和被管理者是不直接進(jìn)行交互的，就比如校長(zhǎng)是不和我們大學(xué)生直接進(jìn)行面對(duì)面的談?wù)摵徒涣鞯?，那么校方是如何拿到每一個(gè)大學(xué)生的數(shù)據(jù)呢？操作系統(tǒng)又是如何拿到以馮諾依曼體系為基礎(chǔ)的所有硬件結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)呢？

2.
這都需要一個(gè)執(zhí)行者，執(zhí)行者負(fù)責(zé)拿到被管理者的全部信息，現(xiàn)實(shí)中的管理者可能就是我們的班長(zhǎng)或輔導(dǎo)員等等，他可以拿到我們的全部數(shù)據(jù)，最后將這些數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)匯報(bào)給校方，自然計(jì)算機(jī)中也需要這么一個(gè)執(zhí)行者，這個(gè)執(zhí)行者就是驅(qū)動(dòng)程序

3.
所以，驅(qū)動(dòng)程序會(huì)做兩件事情，第一件當(dāng)然是和被管理者也就是底層硬件直接接觸，拿到被管理者的所有數(shù)據(jù)，第二件事情就是執(zhí)行管理者的命令也就是操作系統(tǒng)的命令，如何執(zhí)行，執(zhí)行什么等決策都是由管理者操作系統(tǒng)來決定的

4.
OS可以根據(jù)硬件的數(shù)據(jù)變化來命令驅(qū)動(dòng)程序?qū)τ布M(jìn)行相應(yīng)的管理，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的管理，命令中樞在OS，驅(qū)動(dòng)程序既要將硬件數(shù)據(jù)返回給操作系統(tǒng)，又要執(zhí)行操作系統(tǒng)的命令以此來管理好硬件資源。

4.操作系統(tǒng)對(duì)于龐大的軟硬件的數(shù)據(jù)量如何進(jìn)行管理？（先描述，再組織）

1.
我們知道計(jì)算機(jī)的底層硬件是非常多的，光單個(gè)硬件的數(shù)據(jù)量其實(shí)就已經(jīng)非常多了，更別說所有的底層硬件的數(shù)據(jù)了，那將是非常龐大的數(shù)字，操作系統(tǒng)對(duì)于驅(qū)動(dòng)程序返回來的如此龐大的數(shù)據(jù)量一定會(huì)非常的頭疼，如果沒有合理的管理，這么多的數(shù)據(jù)一定會(huì)亂起來的，計(jì)算機(jī)就無(wú)法正常運(yùn)行了。

2.
例如校方獲得學(xué)生的龐大信息之后，他一定不會(huì)拿許許多多的表格和文件來存放這些信息，這樣的效率非常的低，所以校方會(huì)有自己的一個(gè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)里面會(huì)存儲(chǔ)學(xué)生的信息，以這樣的方式來對(duì)學(xué)生進(jìn)行管理，所以可以總結(jié)出來管理的方法本質(zhì)邏輯就是先描述，再組織，校方通過一個(gè)程序，例如這個(gè)程序利用了鏈表將學(xué)生信息存儲(chǔ)起來，那么每個(gè)節(jié)點(diǎn)就需要描述好每個(gè)學(xué)生，入學(xué)時(shí)間，高考成績(jī)，在校表現(xiàn)等等，然后將節(jié)點(diǎn)組織成鏈表，通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方式來將學(xué)生的信息組織起來，進(jìn)行統(tǒng)一的管理。

3.
所以，所有的“管理”，本質(zhì)邏輯都是“先描述，再組織?！泵枋鍪蔷幊陶Z(yǔ)言的話題，組織是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的話題，組織其實(shí)就是對(duì)被管理對(duì)象進(jìn)行建模的過程

4.
操作系統(tǒng)對(duì)于硬件是先描述再組織進(jìn)行管理的，那對(duì)于軟件的管理呢？進(jìn)程、文件系統(tǒng)、內(nèi)存、驅(qū)動(dòng)、系統(tǒng)調(diào)用接口等軟件，操作系統(tǒng)又是怎么管理呢？答案還是“先描述，再組織”，操作系統(tǒng)依舊通過獲得他們的數(shù)據(jù)，通過類或結(jié)構(gòu)體（因?yàn)長(zhǎng)inux內(nèi)核是用C語(yǔ)言寫的）將這些獲得的數(shù)據(jù)描述起來，然后再通過鏈表或者其他更高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來將這些數(shù)據(jù)組織起來，然后進(jìn)行管理。

5.人能管理事物，人也能管理人。軟件能管理硬件，軟件也能管理軟件。

5.計(jì)算機(jī)的軟硬件結(jié)構(gòu)體系（計(jì)算機(jī)的層狀結(jié)構(gòu)）

1.
首先操作系統(tǒng)是不相信任何的用戶的，如果用戶隨意篡改操作系統(tǒng)的源代碼，那計(jì)算機(jī)就無(wú)法正常的使用，并且如果這些源代碼被公開，這很有可能讓操作系統(tǒng)受到 “傷害” 所以操作系統(tǒng)是無(wú)法分辨一個(gè)用戶會(huì)不會(huì)亂來的，那么操作系統(tǒng)就有保護(hù)自己的義務(wù)，但同時(shí)操作系統(tǒng)又需要對(duì)上服務(wù)好用戶，所以可以得出來一個(gè)矛盾，操作系統(tǒng)不可以直接開放給用戶使用，但是操作系統(tǒng)還需要對(duì)用戶開放良好的服務(wù)。

2.
這時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)提供給用戶一些系統(tǒng)調(diào)用接口，這些接口可以被用戶所調(diào)用，如果用戶的操作不合法，那就不能正常調(diào)用到這些系統(tǒng)接口，我們的請(qǐng)求就不會(huì)被操作系統(tǒng)所接收，如此一來，這些系統(tǒng)調(diào)用接口就可以變相的保護(hù)操作系統(tǒng)，并且還可以給用戶提供服務(wù)。

3.
這些系統(tǒng)調(diào)用接口，都是由C語(yǔ)言寫出來的，所以這些接口都是C式的接口，說白了就是操作系統(tǒng)通過C語(yǔ)言給我們提供了一些系統(tǒng)級(jí)別的函數(shù)調(diào)用的接口。

4.
當(dāng)然，這些接口普通人是不會(huì)使用的，隨之在這些系統(tǒng)級(jí)別的接口外面一層又開放了用戶操作接口，用戶可以通過自身的一些操作來調(diào)用這些用戶操作接口，以此使得操作系統(tǒng)能夠更加先進(jìn)的服務(wù)用戶。

6.系統(tǒng)調(diào)用和庫(kù)函數(shù)的區(qū)別（上下層關(guān)系）

1.
在開發(fā)角度，操作系統(tǒng)對(duì)外會(huì)表現(xiàn)為一個(gè)整體，但是會(huì)暴露自己的部分接口，供上層開發(fā)使用，這部分由操作系統(tǒng)提供的接口，叫做系統(tǒng)調(diào)用接口。

2.
系統(tǒng)調(diào)用在使用上，功能比較基礎(chǔ)，對(duì)用戶的要求相對(duì)也比較高，所以，有心的開發(fā)者可以對(duì)部分系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)行適度封裝，從而形成庫(kù)，有了庫(kù)，就很有利于上層用戶或者開發(fā)者進(jìn)行二次開發(fā)，許多的C/C++庫(kù)其實(shí)就是系統(tǒng)調(diào)用接口封裝得來的，所以兩者其實(shí)是上下層的關(guān)系。

三、進(jìn)程

1.OS如何管理進(jìn)程？（先描述，再組織：進(jìn)程控制塊PCB）

1.
首先程序的本質(zhì)其實(shí)就是文件，該文件可以被永久性的存放在磁盤當(dāng)中，一個(gè)加載到內(nèi)存中的程序，我們就稱之為進(jìn)程，在windows下我們可以看到許多進(jìn)程，包括正在運(yùn)行的和后臺(tái)運(yùn)行的進(jìn)程，對(duì)于如此多的進(jìn)程，操作系統(tǒng)是一定要進(jìn)行管理的，那該如何進(jìn)行管理呢？

2.
管理的本質(zhì)是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，管理的邏輯是先描述，再組織，在Linux中，操作系統(tǒng)會(huì)通過task_struct結(jié)構(gòu)體task_struct（轉(zhuǎn)載博客園童嫣博主的文章）將每一個(gè)進(jìn)程的所有屬性抽象化描述起來，Linux操作系統(tǒng)再通過雙向循環(huán)鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將數(shù)量龐大的進(jìn)程進(jìn)行組織，這樣的話，管理進(jìn)程就變成了對(duì)進(jìn)程所對(duì)應(yīng)的PCB進(jìn)行相關(guān)的管理。

3.
進(jìn)程的數(shù)據(jù)被存放在一個(gè)叫做進(jìn)程控制塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，進(jìn)程控制塊又可以稱之為PCB（process control block），進(jìn)程控制塊中包含進(jìn)程標(biāo)識(shí)符、上下文數(shù)據(jù)、進(jìn)程調(diào)度信息、進(jìn)程控制信息、IO狀態(tài)信息以及進(jìn)程對(duì)應(yīng)的磁盤代碼等，Linux操作系統(tǒng)中進(jìn)程控制塊其實(shí)就是struct task_struct結(jié)構(gòu)體，windows操作系統(tǒng)中進(jìn)程控制塊其實(shí)就是執(zhí)行體進(jìn)程塊（struct _EPROCESS ）

4.
進(jìn)程和程序相比進(jìn)程是具有動(dòng)態(tài)屬性的，程序僅僅只是一堆代碼形成的文件而已，所以我們將進(jìn)程提煉出來，進(jìn)程=進(jìn)程控制塊（內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) struct task_struct）+ 進(jìn)程對(duì)應(yīng)的磁盤代碼

2.查看進(jìn)程的兩種方式

進(jìn)程在調(diào)度運(yùn)行的時(shí)候，進(jìn)程就具有動(dòng)態(tài)屬性！

一、ps指令
ppid父進(jìn)程id，pid是進(jìn)程id，pgid是進(jìn)程組id，sid會(huì)話id，TTY終端，STAT狀態(tài)，uid用戶id，COMMAND代表哪個(gè)進(jìn)程

[wyn@VM-8-2-centos test_dir]$ ps ajx | head -1 && ps ajx | grep "myproc"
 PPID   PID  PGID   SID TTY      TPGID STAT   UID   TIME COMMAND
12672 15583 15583 12672 pts/1    15583 S+    1001   0:00 ./myproc
13962 16742 16741 13962 pts/0    16741 S+    1001   0:00 grep --color=auto myproc

二、ls指令
我們還可以通過根目錄下的proc目錄來查看進(jìn)程，我們的進(jìn)程也可以被當(dāng)作一個(gè)目錄，Linux下一切皆文件

ls /proc/進(jìn)程的pid

三、如果刪除掉了進(jìn)程對(duì)應(yīng)的磁盤上的二進(jìn)制可執(zhí)行程序，進(jìn)程還會(huì)運(yùn)行嗎？
答案是沒有任何影響，完全可以繼續(xù)運(yùn)行，所以理論上來講，一旦程序加載到內(nèi)存之后，進(jìn)程和程序就沒關(guān)系了，但是進(jìn)程中的可執(zhí)行程序文件會(huì)冒紅。

4.殺掉進(jìn)程

kill -l --- 查看kill指令選項(xiàng)
kill -9 + 進(jìn)程id --- 殺掉進(jìn)程

3.與進(jìn)程相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用

3.1 getpid() && getppid()（獲取進(jìn)程的標(biāo)識(shí)符）

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <unistd.h>
  3 #include <sys/types.h>
  4 
  5 int main()
  6 {
  7     while(1)
  8     {
  9         printf("我是一個(gè)進(jìn)程!,我的進(jìn)程id是%d,我的父進(jìn)程pid是:%d\n",getpid(),getppid());                                                                              
 10         sleep(1);
 11     }
 12     return 0;
 13 }

1.
我們可以看到進(jìn)程的id隨著我們的多次運(yùn)行會(huì)不斷的變化，但是父進(jìn)程的id一直不變，并且我們還查看到了父進(jìn)程的名字是bash，shell有多種，但bash是最常見的一種，bash就是centos系統(tǒng)下的shellLinux下有幾種shell（轉(zhuǎn)載自cunchi4221
博主的文章）所以當(dāng)前進(jìn)程的父進(jìn)程就是命令行解釋器bash，bash的進(jìn)程id，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給我們分配好，如果我們殺掉了命令行解釋器bash這個(gè)進(jìn)程的話，我們就會(huì)自動(dòng)退出xshell工具。

2.
下面便可以看到父進(jìn)程id始終不變，我的代碼對(duì)應(yīng)的進(jìn)程id會(huì)因?yàn)槌绦虻亩啻芜\(yùn)行而變化，并且我的進(jìn)程的父進(jìn)程是bash，所以我們可以得出結(jié)論：命令行上啟動(dòng)的進(jìn)程，一般它的父進(jìn)程沒有特殊情況的話，都是bash！

3.2 fork()（創(chuàng)建進(jìn)程）

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <unistd.h>
  3 #include <sys/types.h>
  4 
  5 int main()
  6 {
  7     // 創(chuàng)建子進(jìn)程 -- fork是一個(gè)函數(shù) -- 函數(shù)執(zhí)行前：只有一個(gè)父進(jìn)程（bash派生的）-- 函數(shù)執(zhí)行后：就會(huì)有父進(jìn)程和父進(jìn)程創(chuàng)建的子進(jìn)程。
  8     fork();
  9 
 10     printf("我是一個(gè)進(jìn)程!,我的進(jìn)程id是%d,我的父進(jìn)程pid是:%d\n",getpid(),getppid());
 11     sleep(3);
 12 
 13     return 0;                                                                                                                                                        
 14 }

1.
由程序運(yùn)行結(jié)果可以看到，printf被執(zhí)行了兩次，這是怎么一回事??？這其實(shí)是因?yàn)樽舆M(jìn)程進(jìn)程做了父進(jìn)程一模一樣的事情，他把代碼也執(zhí)行了一遍。

下面的7088進(jìn)程的父進(jìn)程就是1492，1492實(shí)際上就是bash，7088的子進(jìn)程是7089，這個(gè)進(jìn)程就是fork函數(shù)創(chuàng)建出來的子進(jìn)程，這個(gè)子進(jìn)程的父進(jìn)程是7088，也就是bash的子進(jìn)程，所以7088即是bash的兒子，又是fork產(chǎn)生的進(jìn)程7089的爹。

2.
通過man手冊(cè)在底行中輸入/加查找內(nèi)容就可以查看到fork函數(shù)的返回值，它的意思是創(chuàng)建子進(jìn)程如果成功的話，就會(huì)將子進(jìn)程pid返回給父進(jìn)程，數(shù)字0會(huì)被返回給子進(jìn)程，如果創(chuàng)建失敗的話，返回-1給父進(jìn)程，沒有子進(jìn)程的創(chuàng)建。

下面我們?cè)賮砜匆欢蝔ork接口的常用形式的代碼和其運(yùn)行結(jié)果

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <unistd.h>
  3 #include <sys/types.h>
  4 
  5 int main()
  6 {
  7     // 創(chuàng)建子進(jìn)程 -- fork是一個(gè)函數(shù) -- 函數(shù)執(zhí)行前：只有一個(gè)父進(jìn)程（bash派生的）-- 函數(shù)執(zhí)行后：就會(huì)有父進(jìn)程和父進(jìn)程創(chuàng)建的子進(jìn)程。
  8     pid_t ret=fork();
  9     //fork使用后一般要用if進(jìn)行分流
 10     if(ret==0)
 11     {
 12         // 子進(jìn)程
 13         while(1)
 14         {
 15             printf("我是一個(gè)進(jìn)程!,我的進(jìn)程id是%d,我的父進(jìn)程pid是:%d,ret是:%d\n",getpid(),getppid(),ret);
 16             sleep(1);
 17         }
 18 
 19     }
 20     else if(ret>0)
 21     {
 22         // 父進(jìn)程
 23         while(1)
 24         {
 25             printf("我是一個(gè)進(jìn)程!,我的進(jìn)程id是%d,我的父進(jìn)程pid是:%d,ret是:%d\n",getpid(),getppid(),ret);
 26             sleep(2);
 27         }
 28     }
 29     else 
 30     {
 31 
 32     }
 33     return 0;                                                                                                                                                        
 34 } 

3.
fork之后，會(huì)有父進(jìn)程和子進(jìn)程兩個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行后續(xù)的代碼，并且后續(xù)的代碼被父子進(jìn)程共享，我們可以通過返回值的不同，讓兩個(gè)進(jìn)程執(zhí)行后續(xù)共享代碼的不同部分。
我們也可以通過這樣的手段來讓兩個(gè)進(jìn)程執(zhí)行不同的任務(wù)，這就是所謂的并發(fā)式的編程。

四、進(jìn)程狀態(tài)

1.普遍的操作系統(tǒng)層面：理解總結(jié)進(jìn)程狀態(tài)（運(yùn)行、阻塞、掛起狀態(tài)）

1.
計(jì)算機(jī)在開機(jī)的時(shí)候，操作系統(tǒng)就會(huì)被加載到內(nèi)存里面，磁盤中的程序在運(yùn)行的時(shí)候也會(huì)被加載到內(nèi)存里面，實(shí)際上是加載到操作系統(tǒng)內(nèi)部，受操作系統(tǒng)的管理，我們知道程序運(yùn)行的時(shí)候，是需要CPU進(jìn)行讀取進(jìn)程的代碼并計(jì)算的，但進(jìn)程的數(shù)量一定會(huì)比CPU多，那CPU該怎么一個(gè)個(gè)的讀取進(jìn)程代碼并計(jì)算呢？答案是通過運(yùn)行隊(duì)列（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）來對(duì)進(jìn)程的運(yùn)行進(jìn)行管理。

2.一個(gè)CPU匹配一個(gè)運(yùn)行隊(duì)列

3.
讓進(jìn)程入隊(duì)列，等待CPU資源。本質(zhì)：將該進(jìn)程的task_struct結(jié)構(gòu)體對(duì)象放入CPU的運(yùn)行隊(duì)列struct runqueue中。操作系統(tǒng)操作的不是加載到內(nèi)存中的程序，操作的是進(jìn)程對(duì)應(yīng)的PCB（進(jìn)程控制塊，內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）。

4.
CPU進(jìn)行進(jìn)程的調(diào)度，其實(shí)就是從自己的運(yùn)行隊(duì)列里面，找到進(jìn)程對(duì)應(yīng)的PCB，然后執(zhí)行進(jìn)程對(duì)應(yīng)的代碼和數(shù)據(jù)

5.
進(jìn)程的運(yùn)行狀態(tài)指的并不是這個(gè)進(jìn)程正在被運(yùn)行，因?yàn)檫@個(gè)數(shù)據(jù)是沒有意義的，CPU太快了，幾微秒就可以運(yùn)行完一個(gè)進(jìn)程，而是指的是這個(gè)進(jìn)程的PCB在CPU的運(yùn)行隊(duì)列runqueue當(dāng)中，只要這個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行隊(duì)列里，那么這個(gè)進(jìn)程的狀態(tài)就是運(yùn)行狀態(tài)

6.
進(jìn)程的狀態(tài)其實(shí)就是進(jìn)程內(nèi)部的屬性，那么這個(gè)狀態(tài)其實(shí)就是存在于進(jìn)程對(duì)應(yīng)的PCB當(dāng)中，狀態(tài)在PCB里面其實(shí)就是一些整數(shù)，每個(gè)整數(shù)對(duì)應(yīng)不同的狀態(tài)，可以用#define R 1類似這樣的表示來區(qū)分不同的進(jìn)程狀態(tài)，如下Linux內(nèi)核源代碼所示：

	/*
	* The task state array is a strange "bitmap" of
	* reasons to sleep. Thus "running" is zero, and
	* you can test for combinations of others with
	* simple bit tests.
	*/
	static const char * const task_state_array[] = {
	"R (running)", /* 0 */
	"S (sleeping)", /* 1 */
	"D (disk sleep)", /* 2 */
	"T (stopped)", /* 4 */
	"t (tracing stop)", /* 8 */
	"X (dead)", /* 16 */
	"Z (zombie)", /* 32 */
};

7.
不要只以為，進(jìn)程只會(huì)等待（占用）CPU資源，進(jìn)程也可能隨時(shí)隨地，占用外設(shè)資源！

8.
進(jìn)程或多或少都要訪問硬件，例如我們平常代碼所寫的printf、cout要訪問顯示器，對(duì)文件進(jìn)行IO要訪問磁盤，scanf、cin要訪問鍵盤，但這些外設(shè)的運(yùn)行速度是很慢的，另一方面，這些外設(shè)的數(shù)量也是較少的，所以很有可能出現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程訪問一個(gè)硬件的情況，但這個(gè)硬件一次只能服務(wù)一個(gè)進(jìn)程，所以其他進(jìn)程就需要排隊(duì)。

9.
當(dāng)CPU調(diào)度的某個(gè)進(jìn)程需要訪問外設(shè)時(shí)，那操作系統(tǒng)就會(huì)把這個(gè)進(jìn)程放到硬件的結(jié)構(gòu)體描述里面的等待隊(duì)列task_struct * queue里面，直到硬件準(zhǔn)備就緒，此時(shí)這個(gè)進(jìn)程的狀態(tài)就是阻塞狀態(tài)，表示當(dāng)前進(jìn)程不能直接被CPU調(diào)度，需要等待某種硬件資源的就緒。（值得注意的是，和CPU運(yùn)行隊(duì)列相同，操作系統(tǒng)操作的依舊是進(jìn)程對(duì)應(yīng)的PCB（task_struct結(jié)構(gòu)體對(duì)象），將PCB放到硬件的結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的等待隊(duì)列中）。

10.
當(dāng)進(jìn)程訪問的硬件就緒之后，表示進(jìn)程又可以運(yùn)行了，這個(gè)時(shí)候，操作系統(tǒng)就又把該進(jìn)程對(duì)應(yīng)的PCB中的狀態(tài)改為R，然后將PCB放到CPU的運(yùn)行隊(duì)列里面，此時(shí)這個(gè)進(jìn)程的狀態(tài)就從阻塞狀態(tài)改為運(yùn)行狀態(tài)了。

11.
所謂的進(jìn)程的不同的狀態(tài)，本質(zhì)上其實(shí)就是進(jìn)程在不同的隊(duì)列中，等待某種資源。
在CPU的運(yùn)行隊(duì)列中的進(jìn)程一般稱為R（運(yùn)行）狀態(tài)進(jìn)程，在硬件所對(duì)應(yīng)的內(nèi)存中的結(jié)構(gòu)體描述里面的阻塞隊(duì)列里的進(jìn)程，稱之為阻塞狀態(tài)進(jìn)程。

12.
當(dāng)多個(gè)進(jìn)程的狀態(tài)是阻塞的時(shí)候，這些進(jìn)程都無(wú)法被立即調(diào)度，也就是無(wú)法被CPU立即執(zhí)行，并且排隊(duì)的進(jìn)程其實(shí)是要等待很長(zhǎng)的時(shí)間的，因?yàn)橥庠O(shè)的速度和CPU的速度相比簡(jiǎn)直是太慢了，差的不是一星半點(diǎn)兒，這個(gè)時(shí)候，PCB和其對(duì)應(yīng)的進(jìn)程的代碼和數(shù)據(jù)就會(huì)占用內(nèi)存，這些進(jìn)程短期內(nèi)不會(huì)使用，還白白的占用著內(nèi)存空間，所以操作系統(tǒng)就把這些進(jìn)程的代碼和數(shù)據(jù)暫時(shí)保存到磁盤上，但進(jìn)程對(duì)應(yīng)的PCB還留在內(nèi)存里面，操作系統(tǒng)這樣的作法就可以節(jié)省內(nèi)存空間。

13.
我們將代碼和數(shù)據(jù)換出到磁盤的這種進(jìn)程，稱之為掛起進(jìn)程，該進(jìn)程的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)依舊在內(nèi)存，它的代碼和數(shù)據(jù)被操作系統(tǒng)暫時(shí)換出到磁盤里面，以節(jié)省內(nèi)存空間給其他需要加載到內(nèi)存的程序使用。

14.
等到進(jìn)程對(duì)應(yīng)的硬件資源就緒之后，操作系統(tǒng)再將進(jìn)程的代碼和數(shù)據(jù)換入到內(nèi)存當(dāng)中，當(dāng)進(jìn)程占用硬件資源結(jié)束后，操作系統(tǒng)再將PCB放入CPU的運(yùn)行隊(duì)列里面，使進(jìn)程重新運(yùn)行起來。
我們將進(jìn)程的代碼和數(shù)據(jù)，加載到內(nèi)存和暫時(shí)保存到磁盤，稱為內(nèi)存數(shù)據(jù)的換入換出。

15.
阻塞不一定是掛起，但掛起一定是阻塞。
如果內(nèi)存空間特別夠的話，操作系統(tǒng)沒有必要將阻塞的進(jìn)程掛起。

2.具體的操作系統(tǒng)：Linux下的進(jìn)程狀態(tài)

2.1 vim批量化注釋

批量化注釋： ctrl+v進(jìn)入塊選擇模式，kj上下移動(dòng)光標(biāo)選擇你要注釋的行，按下大寫的I并輸入注釋符號(hào)//，輸入完畢按下esc退出即可，vim會(huì)自動(dòng)在你選擇的行首前面加上注釋符號(hào)。
取消注釋： ctrl+v進(jìn)入塊選擇模式，利用hjkl選擇兩列的//注釋符號(hào)，因?yàn)?/是兩列，最后按下d刪除即可取消注釋。

2.2 運(yùn)行狀態(tài)+休眠狀態(tài)（阻塞狀態(tài)的一種，是否掛起未知，這完全取決于OS，不同的OS不一定將掛起暴露出來給你）

下面的代碼其實(shí)是仿造的一種計(jì)算密集型進(jìn)程，演示進(jìn)程的R狀態(tài)。

 1 #include <stdio.h>
  2 #include <unistd.h>
  3 #include <sys/types.h>
  4 
  5 int main()
  6 {
  7  	                                                          
  8     while(1) 
  9     {}
 10     	
 11 }

1.
當(dāng)程序代碼僅僅只是一個(gè)死循環(huán)時(shí)，我們將程序運(yùn)行起來，然后查看進(jìn)程狀態(tài)，可以很明顯的看到狀態(tài)是R，也就是運(yùn)行狀態(tài)。

下面的代碼其實(shí)是仿造的一種IO密集型進(jìn)程，演示進(jìn)程的S狀態(tài)

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <unistd.h>
  3 #include <sys/types.h>
  4 
  5 int main()
  6 {
  7      int cnt=0;                                                               
  8      int a=0;
  9     while(1)
 10     {
 11         a=1+1;
 12         printf("a的值是:%d,running flag=%d\n",a,cnt);
 13         sleep(1);
 14     }
 15 }

2.
在代碼中添加printf語(yǔ)句之后，程序還在運(yùn)行，但進(jìn)程的狀態(tài)是S休眠狀態(tài)，這是為什么呢？
因?yàn)槲覀兊拇a中訪問了顯示器，顯示器是外設(shè)，速度非常慢，CPU會(huì)飛速的運(yùn)行完進(jìn)程的所有代碼，但是我們寫的進(jìn)程需要占用硬件資源，每一次占用硬件資源都要等顯示器就緒，這會(huì)花很長(zhǎng)的時(shí)間（和CPU相比），大概率99%的時(shí)間是進(jìn)程在等顯示器就緒，也就是在等IO就緒，1%的時(shí)間是CPU在運(yùn)行進(jìn)程的代碼，所以我們?cè)诓榭催M(jìn)程狀態(tài)的時(shí)候，極大概率上查到的都是S休眠狀態(tài)。更形象化的說明就是，在進(jìn)程訪問完畢一次顯示器的時(shí)候，CPU已經(jīng)將這個(gè)死循環(huán)代碼執(zhí)行了50、60萬(wàn)次，所以我們?cè)诓榭催M(jìn)程狀態(tài)的時(shí)候，進(jìn)程都是在等IO就緒的，所以就會(huì)查看到進(jìn)程是休眠狀態(tài)，這也是阻塞狀態(tài)的一種。

3.
CPU計(jì)算的速度和IO的速度差別大概是幾十萬(wàn)倍。

4.操作系統(tǒng)不會(huì)讓你看到掛起狀態(tài)，因?yàn)檫@對(duì)你來說毫無(wú)意義，操作系統(tǒng)不需要告訴你，你也不需要知道。

2.3 停止?fàn)顟B(tài)（stopped：阻塞狀態(tài)的一種，是否掛起未知，這完全取決于OS，不同的OS不一定將掛起暴露出來給你）

1.
當(dāng)進(jìn)程被停止的時(shí)候，其實(shí)也是阻塞狀態(tài)的一種，因?yàn)楫?dāng)前沒有代碼再運(yùn)行了。
這個(gè)進(jìn)程當(dāng)然也可以被掛起，但這一點(diǎn)是未知的，這完全取決于OS。

kill -19 + 進(jìn)程id --- 停止運(yùn)行進(jìn)程
kill -18 + 進(jìn)程id --- 繼續(xù)運(yùn)行進(jìn)程

2.狀態(tài)后面帶+，表示前臺(tái)進(jìn)程，狀態(tài)后面不帶+，表示后臺(tái)進(jìn)程。

3.
前臺(tái)進(jìn)程在運(yùn)行的時(shí)候，shell命令行無(wú)法繼續(xù)獲取命令行解析，但是可以通過ctrl+c將進(jìn)程終止掉。
后臺(tái)程序在運(yùn)行的時(shí)候，shell命令行可以繼續(xù)獲取命令行解析，但無(wú)法通過ctrl+c將進(jìn)程終止掉，需要通過kill指令 + -9信號(hào)才可以將進(jìn)程終止掉，也就是殺掉進(jìn)程。

下面是運(yùn)行狀態(tài)的前臺(tái)和后臺(tái)進(jìn)程

下面是休眠狀態(tài)的前臺(tái)和后臺(tái)進(jìn)程

2.4 磁盤休眠狀態(tài)（disk sleep：阻塞狀態(tài)的一種，高IO的環(huán)境可能出現(xiàn)這樣的狀態(tài)。同樣掛起是未知的，這完全取決于OS，不同的OS不一定將掛起暴露出來給你）

1.
S狀態(tài)是淺度睡眠狀態(tài)，是可以被終止的，通過ctrl+c或kill -9 pid兩種方式進(jìn)行分別進(jìn)行前后臺(tái)終止。

2.
阻塞進(jìn)程過多時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)將一些進(jìn)程掛起，以此來解決內(nèi)存空間不足的問題，如果掛起依舊無(wú)法解決內(nèi)存空間不足，Linux就會(huì)將進(jìn)程殺死，但是一旦殺死進(jìn)程很有可能導(dǎo)致進(jìn)程對(duì)應(yīng)的IO過程失敗，從而丟失大量數(shù)據(jù)，這會(huì)對(duì)用戶造成巨大的損失，所以就出現(xiàn)了一個(gè)新的進(jìn)程狀態(tài)，深度睡眠狀態(tài)，這樣的進(jìn)程無(wú)法被OS殺掉，一般情況下，只能等待IO過程結(jié)束，讓進(jìn)程自己醒來，重新投入CPU的運(yùn)行隊(duì)列，重新繼續(xù)運(yùn)行進(jìn)程。萬(wàn)不得已可以通過斷電的方式來殺掉深度睡眠的進(jìn)程！??！

3.
D狀態(tài)是深度睡眠狀態(tài)，在該狀態(tài)的進(jìn)程無(wú)法被OS殺掉?。?！只能通過斷電或者進(jìn)程自己醒來，來解決！

4.
當(dāng)然深度睡眠的狀態(tài)一般不會(huì)出現(xiàn)，只有高IO的情況下，運(yùn)行某個(gè)程序時(shí)，進(jìn)程才有可能出現(xiàn)深度睡眠的狀態(tài)。

5.
如果想要查看該進(jìn)程狀態(tài)，可以了解dd指令，它可以營(yíng)造高IO的狀態(tài)，這樣的狀態(tài)下運(yùn)行的進(jìn)程有可能會(huì)出現(xiàn)深度睡眠狀態(tài)，也就是D狀態(tài)。dd指令詳解（轉(zhuǎn)載自csdn博主遠(yuǎn)近長(zhǎng)安博主的文章）

2.5 跟蹤狀態(tài)（tracing stop：阻塞狀態(tài)的一種，是否掛起未知，這完全取決于OS，不同的OS不一定將掛起暴露出來給你）

Makefile文件內(nèi)容:
  1 myprocess:myprocess.c
  2     gcc -o $@ $^ -g                                                                                                                                                  
  3 .PHONY:clean
  4 clean:
  5     rm -f myprocess

$@代表冒號(hào)左側(cè)的目標(biāo)文件，$^代表冒號(hào)右側(cè)的依賴文件列表，這些是makefile中的特殊符號(hào)

1.
我們?cè)谡{(diào)試某個(gè)二進(jìn)制程序的時(shí)候，其實(shí)就是在調(diào)試該進(jìn)程，當(dāng)進(jìn)程中有斷點(diǎn)的時(shí)候，gdb中按下r進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行，此時(shí)就會(huì)由于斷點(diǎn)的存在而停下來，這其實(shí)表示的就是我們當(dāng)前運(yùn)行的進(jìn)程停下來了，等待我們查看當(dāng)前進(jìn)程的上下文數(shù)據(jù)，這就是tracing stop狀態(tài)，跟蹤狀態(tài)。

2.
Linux內(nèi)核源代碼中跟蹤狀態(tài)用的還是T表示，這里為了區(qū)分跟蹤和停止?fàn)顟B(tài)，將T改為t

2.6 僵死狀態(tài)（zombie：進(jìn)程退出狀態(tài)未被讀取，PCB依舊占用內(nèi)存資源，進(jìn)程資源未被回收干凈）

1.
進(jìn)程被創(chuàng)建的目的其實(shí)是為了完成某個(gè)任務(wù)，這個(gè)任務(wù)是OS或用戶布置的，這也正是進(jìn)程對(duì)應(yīng)的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)叫做task_struct的原因。

2.
當(dāng)進(jìn)程完成任務(wù)之后，父進(jìn)程或者OS一定得知道這個(gè)任務(wù)完成的結(jié)果是怎么樣的，所以在進(jìn)程終止的時(shí)候，OS機(jī)制是不可以立即釋放該進(jìn)程占用的內(nèi)存資源的，必須保存一段時(shí)間，讓父進(jìn)程或者OS來讀取進(jìn)程的結(jié)果。

3.
進(jìn)程退出的信息一般都會(huì)在其對(duì)應(yīng)的PCB中保存一段時(shí)間，等待父進(jìn)程或者OS讀取。

4.只要某個(gè)進(jìn)程退出，但是沒有被父進(jìn)程或者OS回收，這樣的進(jìn)程我們就稱之為僵尸進(jìn)程。

5.我們可以創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程，讓父進(jìn)程不要退出，而且什么都不做一直運(yùn)行就好，不要回收子進(jìn)程，然后再讓子進(jìn)程正常退出，此時(shí)這個(gè)子進(jìn)程就會(huì)處于一個(gè)僵死狀態(tài)，因?yàn)檫M(jìn)程退出后沒有人回收它。

下面是演示僵尸進(jìn)程的代碼

  1 #include  <stdio.h>
  2 #include <unistd.h>
  3 #include <stdlib.h>
  4 
  5 int main()
  6 {
  7 
  8     pid_t id = fork();
  9 
 10     if (id==0)
 11     {
 12         printf("I am a child process，pid:%d，ppid:%d\n",getpid(),getppid());
 13         sleep(5);
 14         exit(1);
 15     }
 16     else
 17     {
 18         while(1)
 19         {
 20             printf("I am a parent process，pid:%d，ppid:%d\n",getpid(),getppid());
 21             sleep(1);                                                                
 22         }
 23     }
 24     return 0;
 25 }

一個(gè)可以每次間隔一秒查看進(jìn)程狀態(tài)的腳本

while :; do ps axj | head -1 && ps axj | grep myprocess | grep -v grep ; sleep 1 ; done

6.
父進(jìn)程處于淺度睡眠狀態(tài)，因?yàn)橐蕊@示器就緒，這個(gè)我們前面說過，但子進(jìn)程處于Z狀態(tài)，就是僵死狀態(tài)，表示這個(gè)進(jìn)程已經(jīng)退出但是沒有人回收它，并且它的COMMAND后面加了defunct，這個(gè)單詞的意思是失效的，不起作用的。


7.
在結(jié)束進(jìn)程之后，操作系統(tǒng)會(huì)幫我們將父進(jìn)程和子進(jìn)程一起回收掉。以免內(nèi)存泄露的發(fā)生。

8.
進(jìn)程的退出狀態(tài)也屬于進(jìn)程的基本信息，也是需要數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)的，所以這種信息會(huì)被保存在進(jìn)程對(duì)應(yīng)的PCB里面，如果進(jìn)程的狀態(tài)一直是Z狀態(tài)的話（父進(jìn)程一直不讀取子進(jìn)程的退出狀態(tài)），那么PCB就需要一直維護(hù)這種狀態(tài)信息，雖然子進(jìn)程對(duì)應(yīng)的代碼和數(shù)據(jù)會(huì)被釋放，但是PCB是不會(huì)被釋放的，因?yàn)樗枰S護(hù)進(jìn)程的Z狀態(tài)，所以這個(gè)時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存泄露的問題。

9.僵尸進(jìn)程無(wú)法被殺掉，即使通過kill和-9信號(hào)也無(wú)法殺掉，因?yàn)樗呀?jīng)死亡了，所以無(wú)法被殺掉的進(jìn)程有三個(gè)，深度睡眠進(jìn)程，僵尸進(jìn)程，死亡進(jìn)程，D狀態(tài)是不能殺，Z和X是無(wú)法殺，因?yàn)橐呀?jīng)死了！??！

下面是另一種演示僵尸進(jìn)程的gif動(dòng)圖，手動(dòng)殺掉子進(jìn)程，但父進(jìn)程依舊運(yùn)行，不回收

2.7 死亡狀態(tài)（dead：Z狀態(tài)之后就是X狀態(tài)，PCB也已被釋放）

1.
當(dāng)進(jìn)程死亡后，操作系統(tǒng)會(huì)立即回收進(jìn)程的所有資源和數(shù)據(jù)，因?yàn)檫@個(gè)過程是非?？斓模晕覀儫o(wú)法觀察到進(jìn)程的X狀態(tài)，但這個(gè)概念比較好理解，簡(jiǎn)單來說其實(shí)就是進(jìn)程被終止掉了，它的PCB和對(duì)應(yīng)代碼和數(shù)據(jù)都退出內(nèi)存，不再占用內(nèi)存資源，此時(shí)這個(gè)進(jìn)程就是實(shí)實(shí)在在的死亡狀態(tài)，它的所有資源都被操作系統(tǒng)釋放掉了。

2.8 孤兒進(jìn)程（沒爹的孩子，OS來當(dāng)這個(gè)爹?。。。?/h4>

1.
子進(jìn)程先退出，父進(jìn)程不退出繼續(xù)運(yùn)行且不回收子進(jìn)程，那么這個(gè)子進(jìn)程就是僵尸進(jìn)程，但如果父進(jìn)程先退出，那么子進(jìn)程就變成孤兒進(jìn)程，它會(huì)被1號(hào)進(jìn)程回收，1號(hào)進(jìn)程另一個(gè)叫法是init進(jìn)程，init進(jìn)程會(huì)回收孤兒進(jìn)程剩余資源。

2.
在僵尸進(jìn)程的最后部分，我們手動(dòng)殺掉了子進(jìn)程，子進(jìn)程就進(jìn)入了僵尸狀態(tài)，這里我們手動(dòng)殺掉了父進(jìn)程，但父進(jìn)程卻沒有進(jìn)入僵尸狀態(tài)，而是直接進(jìn)入死亡狀態(tài)，只不過我們看不到死亡狀態(tài)，這是為什么呢？其實(shí)是因?yàn)?strong>bash回收了父進(jìn)程的所有資源（PCB+代碼和數(shù)據(jù)），所以父進(jìn)程沒有變?yōu)榻┦M(jìn)程

3.
通過進(jìn)程狀態(tài)的查看，發(fā)現(xiàn)子進(jìn)程的父進(jìn)程變?yōu)?號(hào)進(jìn)程，我們稱被1號(hào)進(jìn)程領(lǐng)養(yǎng)的子進(jìn)程為孤兒進(jìn)程，1號(hào)進(jìn)程其實(shí)就是操作系統(tǒng)，所以實(shí)際上子進(jìn)程是被操作系統(tǒng)領(lǐng)養(yǎng)。

4.
如果不領(lǐng)養(yǎng)，那在子進(jìn)程退出的時(shí)候，子進(jìn)程就會(huì)變?yōu)榻┦M(jìn)程，此時(shí)就沒有人可以回收子進(jìn)程了，就會(huì)造成內(nèi)存泄露，所以操作系統(tǒng)為了管理好這些軟件資源，必須領(lǐng)養(yǎng)這個(gè)沒爹的孩子?。。?/strong>

5.
前臺(tái)進(jìn)程創(chuàng)建的子進(jìn)程如果變?yōu)楣聝哼M(jìn)程，那么這個(gè)進(jìn)程會(huì)自動(dòng)被切換為后臺(tái)進(jìn)程

五、進(jìn)程優(yōu)先級(jí)（受nice值調(diào)控的priority值 ）

1.什么是優(yōu)先級(jí)？

1.先還是后獲得某種資源的能力，被稱之為優(yōu)先級(jí)。

2.先獲得就是優(yōu)先級(jí)高，后獲得就是優(yōu)先級(jí)低

2.為什么會(huì)存在優(yōu)先級(jí)？

1.
因?yàn)橘Y源是有限的。

2.
比如現(xiàn)在有20多個(gè)進(jìn)程要訪問CPU，但CPU只有一個(gè)，另外20個(gè)進(jìn)程要訪問網(wǎng)卡，另外40個(gè)進(jìn)程要訪問磁盤，但是資源太少了，但訪問的又太多了，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)優(yōu)先級(jí)的情況。想要訪問，可以！但需要排隊(duì)，這就出現(xiàn)了優(yōu)先級(jí)。

3.Linux優(yōu)先級(jí)特點(diǎn)

1.
進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)和狀態(tài)一樣，本質(zhì)都是PCB里面的一個(gè)數(shù)字（也可能是多個(gè)數(shù)字），操作系統(tǒng)通過這些數(shù)字來辨別進(jìn)程的狀態(tài)和優(yōu)先級(jí)。

2.
通過ps -al指令可以查看到進(jìn)程的詳細(xì)信息，PRI和NI的值合并在一起代表Linux進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)。PRI其實(shí)就是最終優(yōu)先級(jí)，只不過它受NI值的調(diào)控。

4.修改Linux下的優(yōu)先級(jí)（top指令 + root身份）

1.
最終優(yōu)先級(jí)=老的優(yōu)先級(jí)（固定為80）+nice值，Linux支持進(jìn)程在運(yùn)行中，通過修改nice值的改變來進(jìn)行進(jìn)程優(yōu)先級(jí)的調(diào)整。

2.
PRI的值越小代表優(yōu)先級(jí)越高，輸入sudo top指令（用管理員的身份去做），然后按下r，輸入對(duì)應(yīng)的進(jìn)程pid（表示你要修改哪個(gè)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)），然后輸入整數(shù)值，這個(gè)值就是你要修改的nice值。

3.
優(yōu)先級(jí)過度設(shè)置，會(huì)導(dǎo)致CPU調(diào)度失衡，所以nice值是有范圍的，不能讓你隨意過度的調(diào)整，nice值的范圍是-20到19，一共40個(gè)優(yōu)先級(jí)級(jí)別，所以最終優(yōu)先級(jí)的范圍就是60到99

4.
下面是nice值分別調(diào)整為-100和100后，進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)分別為60和99的結(jié)果，這也就說明，OS不會(huì)讓我們過度隨意調(diào)整nice值，nice值的調(diào)整是有一個(gè)限度范圍的。

六、四個(gè)補(bǔ)充的進(jìn)程概念（注意區(qū)分并行和并發(fā)）

競(jìng)爭(zhēng)性: 系統(tǒng)進(jìn)程數(shù)目眾多，而CPU資源只有少量，甚至1個(gè)，所以進(jìn)程之間是具有競(jìng)爭(zhēng)屬性的。為了高效完成任務(wù)，更合理競(jìng)爭(zhēng)相關(guān)資源，便具有了優(yōu)先級(jí)，值得注意的是進(jìn)程排隊(duì)的時(shí)候，OS操作的是進(jìn)程對(duì)應(yīng)的PCB而不是進(jìn)程對(duì)應(yīng)的代碼和數(shù)據(jù)。

獨(dú)立性: 多進(jìn)程運(yùn)行，需要獨(dú)享各種資源，多進(jìn)程運(yùn)行期間互不干擾！就算是父子進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)也是互不干擾的。例如下面的子進(jìn)程掛掉，變?yōu)榻┦M(jìn)程，但父進(jìn)程依舊可以運(yùn)行，所以進(jìn)程間運(yùn)行是互不干擾的。

并行: 多個(gè)進(jìn)程在多個(gè)CPU下分別，同時(shí)進(jìn)行運(yùn)行，這稱之為并行。有幾個(gè)CPU，就可以同時(shí)運(yùn)行幾個(gè)進(jìn)程。

并發(fā): 多個(gè)進(jìn)程在一個(gè)CPU下采用進(jìn)程切換的方式來實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程的運(yùn)行（不是同時(shí)運(yùn)行），在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，讓多個(gè)進(jìn)程都得以推進(jìn)，稱之為并發(fā)。

如果只有一個(gè)CPU，那么在任何時(shí)刻，只能有一個(gè)進(jìn)程正在運(yùn)行！多個(gè)進(jìn)程的運(yùn)行依靠的是進(jìn)程切換，呈現(xiàn)給使用者的就是我們好像看到多個(gè)進(jìn)程在同時(shí)運(yùn)行，但其實(shí)不是這樣的，任何時(shí)刻只能有一個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行。

不是一個(gè)進(jìn)程必須在CPU上跑完才能被CPU拿下來，當(dāng)代計(jì)算機(jī)采用的是時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的策略，一個(gè)進(jìn)程可以跑一會(huì)兒就換到下一個(gè)進(jìn)程，在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，每個(gè)進(jìn)程都可以跑多次，呈現(xiàn)出來的現(xiàn)象就是多個(gè)進(jìn)程同時(shí)運(yùn)行，例如我的計(jì)算機(jī)現(xiàn)在可以打開畫圖工具，還可以開直播和別人聊天，還可以打開xshell進(jìn)行l(wèi)inux的學(xué)習(xí)，但這些進(jìn)程并不是同時(shí)在一個(gè)CPU下運(yùn)行的，只是采用了進(jìn)程切換的方式來完成的。

CPU可以在幾毫秒的時(shí)間內(nèi)，就將每個(gè)進(jìn)程都運(yùn)行好幾次，CPU讀取代碼的速度非?？?！

時(shí)間片輪轉(zhuǎn)（百度百科）

七、進(jìn)程切換（進(jìn)程的上下文保護(hù)和恢復(fù)）

1.
一個(gè)CPU會(huì)有大量的寄存器，雖然寄存器很多，但是只有一套寄存器，寄存器分為用戶可見的寄存器和用戶不可見的寄存器（狀態(tài)寄存器、權(quán)限寄存器等），對(duì)于寄存器的深入了解，可以看看寄存器詳談（轉(zhuǎn)載自知乎博主軒轅之風(fēng)的文章）

2.
CPU永遠(yuǎn)做三件事情，取指令（代碼被編譯器翻譯成二進(jìn)制指令），分析指令，執(zhí)行指令，在CPU中有一個(gè)叫做eip的寄存器，專門用來標(biāo)識(shí)下一次應(yīng)該從當(dāng)前進(jìn)程的具體的位置讀取相應(yīng)的代碼和指令

3.
當(dāng)進(jìn)程在運(yùn)行的時(shí)候，一定會(huì)產(chǎn)生非常多的臨時(shí)數(shù)據(jù)，這些臨時(shí)數(shù)據(jù)只屬于當(dāng)前進(jìn)程，雖然CPU內(nèi)部只有一套寄存器硬件，但是寄存器里面保存的數(shù)據(jù)是屬于當(dāng)前進(jìn)程的，寄存器硬件和寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)是兩碼事。

4.
進(jìn)程在運(yùn)行的時(shí)候，的確是占有CPU的，但進(jìn)程并不是一直占有CPU直到進(jìn)程運(yùn)行結(jié)束，這個(gè)我們前面說過，計(jì)算機(jī)有時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的策略，每一個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行的時(shí)候，都有自己的時(shí)間片，所以在進(jìn)程重新被CPU調(diào)度的時(shí)候，CPU必須知道上一次這個(gè)進(jìn)程運(yùn)行到什么時(shí)候了，當(dāng)進(jìn)程被換下去的時(shí)候，進(jìn)程的運(yùn)行信息會(huì)被存在操作系統(tǒng)里面（具體什么位置這里不詳談），以便下次CPU重新調(diào)度時(shí)進(jìn)程能夠正常運(yùn)行，這叫做進(jìn)程的上下文保護(hù)。當(dāng)進(jìn)程被CPU重新調(diào)度上來時(shí)，首先要做的第一件事情就是讀取操作系統(tǒng)中進(jìn)程運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)，這叫做進(jìn)程的上下文恢復(fù)。

5.
在任何時(shí)刻，CPU中的寄存器雖然被所有進(jìn)程共享，但寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)是每個(gè)進(jìn)程私有的，這些寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)就是進(jìn)程的上下文數(shù)據(jù)，這些寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)是時(shí)刻在不斷變化的，OS會(huì)實(shí)時(shí)加載當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程的上下文數(shù)據(jù)到寄存器里面。

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