Linux进程（下）
上一篇文章介绍了进程的概念和进程的状态，但进程的知识还有很多，本文继续进行讲解。
进程的管理指令
之前提到过许多对进程进行管理的指令，但没有进行讲解，在这里统一聊聊。
核心指令有四个 ps，top，kill，前后台运行（&，jobs，fg）。
ps 查看进程快照
ps 相当于给系统拍了一张瞬间的照片，可以让我们看清楚有哪些进程。
它有多个参数：
top 动态监控进程
top 可以看作是 Linux 版的任务管理器，它会间隔一定时间刷新一次。
top 显示的信息很多，有：
第一行：系统时间、运行时间、登录用户数、平均负载（1/5/15 分钟）。
第二行：系统当前的总进程数，后面是细分：运行中、睡眠、停止、僵尸进程的数量。
第三行：CPU 使用率。
第四行：物理内存使用情况，单位是 MiB（兆字节）。
第五行：交换分区（虚拟内存）使用情况，单位也是 MiB。
而列表中的信息为：
PID：进程 ID，进程的唯一 “身份证号” ，用于标识、管理和杀死进程。
USER：启动该进程的用户名，区分系统进程（root）和用户进程。
PR：内核调度优先级，数值越小，优先级越高，越优先被 CPU 调度。
NI：Nice 值，用户可调整的优先级修正值，范围 - 20~+19，数值越小优先级越高。
VIRT：进程申请的虚拟内存总量（单位 KB），包含代码、数据、共享库、交换区等。
RES：进程实际占用的物理内存（常驻内存，单位 KB），反映进程真实内存消耗。
SHR：进程与其他进程共享的内存（单位 KB），如共享库、共享文件映射。
S：进程状态，核心标识。
TIME+：进程累计占用 CPU 的总时间，格式为 分：秒. 百分秒。
COMMAND：启动该进程的完整命令 / 程序名，用于识别进程用途。
kill 杀死进程
kill 可以 “杀死” 一个进程，所谓 “杀死” 就是强制终止。
一般形式是 kill + 进程的 PID 。也可以在 kill 后面加上参数 -9 进行更加强力且暴力的终止。
kill 的本质其实是一个信号发送工具，它的功能不止 终止进程 这一种，但刚开始了解进程的新手，掌握这一个功能就好了。
前后台运行（&，jobs，fg）
这里有三个指令，它们的功能是让程序在后台安静地跑，或者把后台的程序调回前台。
&：运行时直接丢到后台。
jobs：看后台有谁。
fg + 数字：把第 n 个 job 调回前台。
进程的优先级
刚才在讲 top 指令时，里面有提到优先级的概念，这是比较重要的内容，值得详细一点讲解。
首先要知道，进程是排队来运行的，而进程的优先级就是该进程在队列中位置的先后关系，优先级越高，就能越早运行。
优先级用数字来表示，数字越小，优先级越高。一个进程的优先级默认为 80 ，我们可以通过 nice 修正值来调整优先级。调整规则为 优先级 = 默认优先级 + nice 值。优先级的范围是 [60，99]，可能让人感到有些奇怪，但后面讲调度时会就会知道为什么是这样了。
新手不建议调整优先级，因为可能把握不住，若优先级的设置不合理，会导致优先级低的进程长时间得不到 CPU 资源，这种情况叫做：进程饥饿。
进程的切换和调度
进程的切换
一个处理器，也就是 CPU , 一次只能处理一个进程。但是生活中，我们会看到一些单核处理器的电脑，也能够同时运行多个程序，比如你在写代码时，后台仍然可以播放音乐。这好像违反处理器规则了呀？！事实上，这些进程并不是真正意义上的 “同时” 运行，而是不断地以超出正常人感知的速度切换进程，于是便给人以 “多个进程同时进行” 的错觉。
那么进程是如何切换的呢？
CPU 中的寄存器只有一份，里面存放着当前进程的上下文数据（包括运行到了哪一行代码，进程的状态等数据）。当要切换进程时，将寄存器中的数据保存起来由进程自己 “带走” ，再将进程从 CPU 上剥离下来，换下一个进程。在需要恢复进程时，让进程重新进入 CPU ，并把上下文数据重新恢复到寄存器中。这样，便实现了进程的切换。
进程的调度（O(1) 调度算法）
进程的调度算法有许多，其中较容易理解的是 O(1) 调度算法，虽然已经被 CFS（完全公平调度器）取代，但 O(1)调度算法仍旧是新手理解进程调度的最友好算法。
不管是 O(1) 算法还是 CFS 算法，它们都是一段代码，属于软件，叫做调度器。CPU 执行进程的方式不是直接执行的，中间隔了几层逻辑，系统会为 CPU 维护一个运行队列 runqueue。
在 O(1) 调度器中，runqueue 有两个优先级数组结构体（prio_array_t），active和expired。其中 active 表示活跃队列，也就是当前正在运行的队列。expired表示 过期队列，虽然叫 “过期” ，但 runqueue 是通过交换这两个结构体的内容来维护进程的，所以 expired 又何尝不是 “预备队列” 呢。
优先级数组结构体里面的三个成员
nr_active： 记录当前这个 优先级数组结构体 里，总共有多少个可运行的进程。
bitmap[5]： 优先级位图。
queue[140]：优先级链表数组。
nr_active没什么好说的，重点讲一下bitmap[5]和queue[140] ，先讲queue[140]会可以辅助理解bitmap ，所以先讲queue[140]。
queue[140]是一个指针数组，每一个指针都指向一个进程队列的头节点（没错，CPU 和 进程 之间隔了两层）。这 140 个位置分为两部分，前 100 位（0～99）是实时进程队列，后 40 位（100～139）是普通进程队列。
实时进程的优先级高于普通进程，只要前面还有实时进程在排队，那就永远轮不到普通进程。实时进程是给系统关键任务的专属车道，普通进程才是给我们平时使用的程序用的，比如：QQ，微信。
这个优先级和前面讲到的优先级范围息息相关，优先级范围是 [60，99] 刚好40个位置，可见普通用户是没有权限修改实时进程的优先级的，而优先级的表示数字是如何对应 queue 位置的我们不需要关心。
bitmap[5]是 O(1) 调度器实现 O(1) 调度的关键，用来查看哪个优先级有进程在排队，实现 O (1) 速度！bitmap 有五个整型大小的空间，共 32 * 5 = 160 个比特位，使用其中140个来表示该进程队列是否有进程在排队，同时比特位的位置也对应着进程队列的优先级，所以调度器只要扫描一次就能找到优先级最高的进程队列。