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前言

一  进程调度算法

1.1  进程队列数据结构 

1.2  优先级

​编辑

1.3  活动队列

​编辑 1.4  过期队列

1.5  active指针和expired指针 

1.6  进程连接 

二  进程地址空间

2.1  程序地址空间回顾

2.2  进程地址空间

2.2.1 简单了解 

2.2.2  区域划分 

​编辑 2.2.3  理解地址空间上的地址

​编辑 2.2.4  总结

2.3  页表 

2.4  关于地址空间mm_struct

 2.5  为什么要有进程地址空间

​编辑 2.6  怎么维护进程地址空间

总结

前言

本篇详细介绍了进一步介绍进程调度算法和虚拟地址空间，让使用者有更加深刻的认知，而不是仅仅停留在表面，更好的模拟，为了更好的使用. 文章可能出现错误，如有请在评论区指正，让我们一起交流，共同进步！

一  进程调度算法

1.1  进程队列数据结构 

上图是Linux2.6内核中进程队列的数据结构，之间关系也已经给大家画出来，方便大家理解 

一个CPU拥有一个runqueue 

如果有多个CPU就要考虑进程个数的负载均衡问题 

1.2  优先级

●  普通优先级：100～139（我们都是普通的优先级，想想nice值的取值范围，可与之对应！）

●  实时优先级：0～99（不关心） ——实时操作系统使用

 设计一个结构体queue，设计存放队列的数组

1.3  活动队列

●  时间片还没有结束的所有进程都按照优先级放在该队列 

●  nr_active: 总共有多少个运行状态的进程

●  queue[140]: 一个元素就是一个进程队列，相同优先级的进程按照FIFO规则进行排队调度,所以，数组下 标就是优先级！

●  从该结构中，选择一个最合适的进程，过程是怎么的呢？

        1. 从0下表开始遍历queue[140]

        2. 找到第一个非空队列，该队列必定为优先级最高的队列

        3. 拿到选中队列的第一个进程，开始运行，调度完成！

        4. 遍历queue[140]时间复杂度是常数！但还是太低效了！

●  bitmap[5]:一共140个优先级，一共140个进程队列，为了提高查找非空队列的效率，就可以用5*32个 比特位表示队列是否为空，这样，便可以大大提高查找效率！

 1.4  过期队列

●  过期队列和活动队列结构一模一样

●  过期队列上放置的进程，都是时间片耗尽的进程（以及新进程的加入）

●  当活动队列上的进程都被处理完毕之后，对过期队列的进程进行时间片重新计算

1.5  active指针和expired指针 

●  active指针永远指向活动队列 

●  expired指针永远指向过期队列

●  可是活动队列上的进程会越来越少，过期队列上的进程会越来越多，因为进程时间片到期时一直都存在的。

●  没关系，在合适的时候，只要能够交换active指针和expired指针的内容，就相当于有具有了一批新的活动进程！

在系统当中查找一个最合适调度的进程的时间复杂度是一个常数，不随着进程增多而导致时间成本增 加，我们称之为进程调度O(1)算法！ 

1.6  进程连接 

 我们知道，所有的进程都被链表连接，进程可以在运行队列，在阻塞队列，还要在受操作系统管辖的全局队列里，它是怎么做到的呢？

二  进程地址空间

2.1  程序地址空间回顾

我们在讲C语言的时候，老师给大家画过这样的空间布局图

我们写一段代码

<code>#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

int g_val = 0;

int main()

{

pid_t id = fork();

if (id < 0) {

perror("fork");

return 0;

}

else if (id == 0) { //child,子进程肯定先跑完，也就是子进程先修改，完成之后，父进程再读取code>

g_val = 100;

printf("child[%d]: %d : %p\n", getpid(), g_val, &g_val);

}

else { //parent

sleep(3);

printf("parent[%d]: %d : %p\n", getpid(), g_val, &g_val);

}

sleep(1);

return 0;

}

我们发现，父子进程，输出地址是一致的，但是变量内容不一样！能得出如下结论: 

●  变量内容不一样,所以父子进程输出的变量绝对不是同一个变量 

●  但地址值是一样的，说明，该地址绝对不是物理地址！

●  在Linux地址下，这种地址叫做 虚拟地址

●  我们在用C/C++语言所看到的地址，全部都是虚拟地址！物理地址，用户一概看不到，由OS统一管理