进程的调度(超详细解读)
在特别老的操作系统中，进程的调度是根据FIFO调度算法进行调度，先进先出式的调度，其实就是队列，但是不能很好的体现进程的优先级，在上节讲解的进程优先级，知道nice值范围是[-20，19]，然后创建一个进程默认优先级为80，所以真实的优先级范围是[60，99]。如果使用FIFO调度算法不能体现出进程优先级，虽然可以根据优先级队列插队，但是插队就会面临遍历，一旦遍历，时间复杂度就会大于O(1)。而且调度是一个非常频繁的过程，所以不可能让他的时间复杂度大于O(1)。
Linux中真实的调度算法(Linux内核O(1)调度算法)
实际上Linux操作系统为了体现优先级，他首先在自己的结构中有一个哈希，简单的说也就是数组，他的大小为140个元素，这个数组的类型是struct task_struct *(名)[140]，每个元素类型为 task_struct * 。前一百个元素是给实时进程分配的，还剩四十个。
在上节说到进程的nice值范围刚好也是四十个数，刚好就对应了这剩下的四十个位置。为什么是四十个数，就是因为哈希表设置的大小是四十位。不能太多太多就影响公平性。
这是如果来了一个进程，他的优先级为61，这是我们根据算法:pir-statpir(60)+100。然后就可以确定该进程的位置，把该进程就可以挂在对应位置，因为上面说了元素类型为 task_struct * ，如果又来了一个相同优先级的进程，就挂在他后面，相同优先级的挂在一切，优先级较小的就挂在数组靠后位置，这样做法时间复杂度就是O(1)。
调度他们的时候，就是从60位置开始往后依次找，如果该队列为空就往下找，不为空就取出调度。这样从前往后找，就是根据优先级来查找。
每一个CPU都有自己的运行队列，而这个队列中有两个这个哈希表。queue[140]。
根据上图，得出下面关系：
nr_active表示有多少个有效进程。bitmap[5]是一个位图。
active指向第一个数组位置，expired指向第二个数组位置。
1.CPU只会从active指向的数组中选择进程进行调度，时间片到了就选择下一个进程。CPU首先在runqueue中找到active，然后直接访问哈希表，从上往下进行扫描，为空就下一个，不为空就在该散列头部选取进程进行调度，纵向表示根据优先级顺序排队，横向根据先后顺序排队。
2.调度有三种情况：
- 运行退出--->不放回调度队列
- 不退出，但时间片到了
- 有新的进程产生
借着有新的进程产生来说，为什么要维护两个队列呢？
1.先分析如果只有一个队列会有什么问题：
如果CPU正在调度一个队列，CPU可能正在选择这个队列有哪些进程需要被选择，但是这时，如果突然了一个新进程，是不是要放在合适的位置，这时就会存在一个问题，对于这个新进程要插入，就是让OS进行插入，而CPU让OS进行调度，这时是新建还是调度呢？无论是哪种情况，都面临者，新建进程不断越来越多，只会影响当前进程的调度，更关键的是，我们有个非常重要的认识：调度器要非常均衡的进行进程调度！！！
调度器要非常均衡的进行进程调度，可是这与有一个概念非常冲突---优先级，优先级高的先被调度，如果新来的进程优先级特别高，一直插入在前面，那么CPU就一直在前面进行调度，导致后面的进程根本没时间进行调度。
所以一个进程优先级可以很高，但是不代表优先级越高就一定要一直优先吗？优先级越低，就一定要后调度吗？
如果只有一个队列，只要把一个进程不断调高(被调用完就调高优先级) ，或者用户启动更高优先级的进程，最后导致后面的进程一直不被调度，这种问题叫饥饿问题。
2.所以要维护两个队列
所以要维护两个队列，一个active指向的队列，一个expired指向的队列，新建的进程不能进入active指向的队列中，只能进入expired队列中，同时，不退出时间片到了的进程也不能进入active指向的队列中，只能进入expired队列中，这样就可以保证active指向的队列永远是一个存量进程竞争的情况，即active队列中进程只会越来越少，不会增多。
而当active中进程全部调度完后，OS只需要交换active与expired指向的内容，让active指向第二个队列，expired指向第一个队列。
好处：
- swap之前按照优先级进行调度
- swap只后给了其他优先级高低的进程的调度机会
- 这样可以保证CPU可以非常均衡的进行调度
1.在回过头来看，为什么要在队列中维护一个nr_active呢？
因为nr_active决定了OS是否要进行交换！！！
2.为什么要有bitmap[5]呢？
如果新增一个进程，他插入时的操作时间复杂度是O(1)，但如果后续调度呢？CPU要从这么多进程中进行选择，从上往下进行遍历哈希表，从60开始遍历检测数组，虽然拿取是O(1)，但是检测数组哪个位置为空，哪个位置不为空，这样遍历虽然可以，但还是太慢了。
这时就维护了一个bitmap[5]来解决这个问题，为什么是5呢？因为bitmap是int类型32个比特位，5×32=160，160刚好覆盖140个位置，，用bitmap充当一个位图，bitmap第0个元素代表第一个位置，第一个元素代表第二个位置，以此类推。bitmap元素都是0或1，0表示位置为空，1表示该位置有进程，所以OS不需要遍历整个数组，只需要查看对应位图就可以了，为0不查，为1直接拿对应位置进程。
但是检测bitmap不还是要进行遍历吗？但是真实的检测方法如下：
检测方法是常数级的！！！
这就是Linux内核O(1)调度算法。
所以进程是什么？进程是运行起来的程序，为什么进程是运行起来的程序，因为进程会被被CPU调度，会被切换。