Shell / Bash算法
Linux 进程优先级详解：调度规则与调整方法
Linux 进程优先级决定 CPU 资源分配顺序，通过 PRI 和 NI 值体现。PRI 越小优先级越高，默认初始值为 80，NI 范围 -20 到 19。可通过 ps 命令查看，使用 top 或 renice 修改进程优先级。普通用户仅能降低优先级，root 用户可提升。进程具有竞争性、独立性、并行与并发特性，系统通过优先级机制避免饥饿问题并优化整体效率。
Linux 进程优先级决定 CPU 资源分配顺序，通过 PRI 和 NI 值体现。PRI 越小优先级越高，默认初始值为 80，NI 范围 -20 到 19。可通过 ps 命令查看，使用 top 或 renice 修改进程优先级。普通用户仅能降低优先级，root 用户可提升。进程具有竞争性、独立性、并行与并发特性，系统通过优先级机制避免饥饿问题并优化整体效率。
传统链表的逻辑是：让数据结构体'依附'于链表——比如定义一个链表节点，把数据结构体作为节点的'数据域'（链表是主体，数据是附属）。
这种方式的核心问题是：数据与链表指针紧耦合，不同结构体要单独写链表逻辑，代码完全无法通用，冗余且维护成本高。
而侵入式链表正好相反：把通用链表节点'嵌入'到数据结构体内部——数据结构体是主体，链表节点是它的一个'成员'（链表逻辑通过这个嵌入的节点实现）。
侵入式链表的核心是'通用链表节点嵌入数据结构体，数据是主体，同一套链表逻辑可复用管理任意结构体，灵活且无冗余'。
(task_struct *)(start - (size_t)&((task_struct *)0)->link)->other
**1、(task_struct *)0：**将地址 0 强转为
task_struct*，虚拟结构体基址**2、(size_t)&((task_struct *)0)->link：**计算
link在结构体中的偏移量（强转size_t确保数值运算）**3、start - (size_t)&((task_struct *)0)->link：**节点地址减偏移量，得结构体起始地址
**4、(task_struct *)(...)：**将结果强转回
task_struct*，最终访问other成员
用链式结构存 PCB，其实是内核'怎么方便怎么来'的选择，核心是适配进程的'动态'和内核的'资源紧'：
进程是'活的'，链式改起来快：进程总在创建、销毁，链式结构增删节点只动指针（一步到位），不像数组得挪一堆元素，效率差太多；
内核内存'碎'，链式能凑合用：内核里难搞到大块连续内存，PCB 散着存也没事，链式靠指针串起来就行，不用纠结地址连不连续；
管理要灵活，链式好折腾：进程要切状态（比如从就绪变阻塞）、按优先级排队列，链式结构调个指针就能重组队列，比数组挪元素轻松多了；
内核代码要省事儿，链式能复用：内核里不光管 PCB，还管文件、设备这些，一套链表逻辑就能管所有这些对象，不用给每个东西写套新代码。
进程优先级是 CPU 调度进程的'先后规则'：系统会给不同进程分配优先级，优先级高的进程能更优先获得 CPU 等资源的访问权（即'谁先访问、谁后访问'）。
它和'权限'是不同概念：
简单说，进程优先级是'资源调度的先后顺序规则'，用来让系统更高效地分配 CPU 时间。
因为资源是有限的，但进程是多个的，进程之间天然存在资源竞争关系（竞争性）。
操作系统需要通过'进程优先级'实现良性竞争：
在 Linux 或 Unix 系统中，用 ps -l 命令则会类似输出以下几个内容：
我们很容易注意到其中的几个重要信息：
PRI）在操作系统中，UID（用户标识符）是系统唯一识别用户的标识：昵称（用户名）是给人看的，可能存在重复；但 UID 是系统分配的数字编号（比如 Linux 中 root 的 UID 固定为 0），每个用户的 UID 在系统内是唯一的，不会重复。
所以系统实际是通过 UID 来区分不同用户的，而不是依赖可能重复的用户名。
从图中我们可以看到，ls 指令加上 -n 选项后，对应的文件拥有者和文件所属组的位置被 1001 这样的数字替代了，1001 就代表了当前文件拥有者的 UID 也就是用户的唯一标识符。
| 维度 | UID（用户标识符） | PID（进程标识符） |
|---|---|---|
| 核心作用 | 唯一标识用户，明确进程 / 文件的所属者 | 唯一标识进程，定位具体运行的进程实例 |
| 对应对象 | 用户（如 Linux 中 root 的 UID 固定为 0） | 进程（每个运行的程序对应至少一个 PID） |
| 唯一性范围 | 系统内用户唯一，不会重复 | 系统内进程唯一，进程结束后 PID 可复用 |
| 典型使用场景 | 1. 控制文件 / 资源的访问权限 2. 区分不同用户的进程 | 1. 操作进程（如 kill PID 终止进程）2. 查看进程状态（如 ps -p PID） |
PRI(new) = PRI(old) + nice'的规则计算（每次调整时，PRI (old) 都以默认的 80 为基准）。比如当 nice 值设为负数时，PRI 会被减小，对应的进程优先级就会升高，能更快被 CPU 执行。简单来说，在 Linux 里调整进程的优先级，本质就是调整它的 nice 值。nice 值的取值范围是 -20 到 19，共包含 40 个级别，从 -20（让进程优先级最高）到 19（让进程优先级最低），覆盖了不同场景下的调度需求。
从图中可以看到进程默认优先级是 80，也就代表了我们所能调整的最终优先级范围是 [60, 99]。
进程 nice 值与优先级调整说明
虽然进程优先级可以通过修改 nice 值调整，但不能无限制提升优先级（比如无法通过'大幅修改 nice 值'让进程一直被调度）——因为 Linux 对 nice 值的调整范围做了限制，仅允许在 [-20, 19] 区间内调整（nice 值越小，进程优先级越高）。这是系统为避免单个进程过度抢占资源、保证整体稳定性而设置的约束，不会开放过度的优先级干预权限。
启动 top：在终端输入 top，进入进程监控界面；
进入优先级调整模式：按下键盘上的 r 键（代表'renice'，调整 nice 值）；
输入目标进程的 PID：此时界面会提示'PID to renice:'，输入要调整的进程 PID 后按回车；
输入新的 nice 值：接着提示'Renice PID [目标 PID] to value:'，输入想要设置的 nice 值（范围 [-20, 19]），按回车完成调整。
【注意事项】
NI 列，看到该进程的 nice 值已更新。【修改演示】
从图中可以看到 PRI 和 NI 确实被修改了，有些同学可能疑惑：为啥查进程 PRI 和 NI 时用了 ps -la 而不是 -l 选项？这是因为 ps -l 只显示当前终端下的进程 —— 哪怕是同一用户，只要进程是在其他终端启动的，ps -l 就不会显示；而 ps -la 的 -a 参数能显示所有终端的进程，所以能稳定查到目标进程的 PRI 和 NI（图中 test 进程的 PRI、NI 已成功修改）。
如果我修改的 NI 超过可修改范围，最终的 NI 值会是多少呢？
如果修改的 NI 值超出了合法范围（[-20, 19]），系统会自动按边界值生效：比如图中尝试设 NI 为 30，最终会取最大值 19；若设为 -21，则会取最小值 -20。
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。
▶ 比如服务器同时跑着业务程序、日志脚本、备份进程，CPU 只能轮流处理它们，优先级就是'规则'—— 让核心业务先抢到 CPU，避免卡顿。
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。
▶ 每个进程都有自己的'独立空间'，像你开着的浏览器和音乐播放器，浏览器崩溃不会影响音乐播放，就是独立性在隔离资源。
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。
▶ 如果服务器有 4 个 CPU 核心，进程 A、B、C、D 可以同时在 4 个核心上跑，是真正的'同时执行'，能直接提升整体效率。
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。
▶ 只有 1 个 CPU 时，系统会快速切换进程（比如先跑进程 A 10ms，再切到进程 B 10ms），宏观上看这些进程像'同时在跑'，但微观是 CPU 在轮流处理。
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