深度理解linux系统—— 进程优先级

前言

我们现在了解了进程是什么，进程状态表示什么 ，我们现在继续来了解进程的属性 —— 进程优先级

进程执行者

在了解进程优先级之前，先来思考一个问题：在我们进行文件访问操作时，操作系统是如何直到我们是谁（拥有者、所属者或者other）的？

我们知道指令它其实就是进程，所以我们进行文件访问操作，本质上就是进程进行访问，那操作系统是如何知道进程它是谁呢？

在进程的task_struct中，存在一个UID，它表示user id就是用户的id

我们可以使用ps -l命令来查看：

通过上图我们可以发现进程属性UID、PID、PPID、PRI、NI等

PID是进程的id，PPID是进程的父进程的id；

UID：表示user id，执行者的id；

PRI、NI：和进程的优先级相关，本篇文章后面详细讲解。

我们使用ls -l时，它会显示出来文件的拥有者、所属组，但都是以用户名的形式显示出来的；

我们可以通过ls -ln，查看文件时将用户名以数字形式显示出来；

进程优先级

首先，优先级是什么？

• CPU资源分配的先后顺序，就指进程的优先权
• 优先权高的进程具有优先执行的权利

简单来说，进程优先级就是进程等到CPU资源的先后顺序。

这里我们要理解一下优先级和权限

优先级：是决定得到某种资源的先后顺序。

权限：是决定是否能够得到某种资源。

为什么要存在优先级呢？

简单来说就是，目标资源短缺，我们要通过优先级来确定先后顺序。

那在Linux中，我们如何查看进程的优先级呢？

查看进程优先级

在上述中提到了ps -l，我们可以通过ps -l指令来查看进程的优先级：

但是，在Linux中优先级是如何表示的呢？

PRI和NI

这里感觉怪怪的，进程优先级为什么要使用两个值来表示呢？

• PRI：表示进程的优先级，默认是80；
• NI：表示进程优先级的修正数值；也称为进程的nice值。

我们进程实际的优先级 = PRI(默认) + NI

PRI

PRI表示进程当前的优先级，它的默认值是80；

这个非常好理解，就不过多描述了。

NI

• NI：nice值表示进程可被执行的优先级的修正数值。

当nice值为负数时，该进程的优先级值就会变小，优先级就变高，更快的被执行

在Linux下，我们调整优先级就是调整nice值。

nice的取值范围是[-20 , 19]。

这里进程的PRI和NI都不是进程真实的优先级，进程真实的优先级P = PRI + NI

这里我们可以通过修改NI值进而影响进程的优先级。

修改进程优先级

我们修改进程优先级，并不是直接修改进程的优先级值，而是通过修改nice值来改变进程的优先级

我们可以通过top来修改已经存在进程的优先级：

这里，我们修改过一次进程的NI值之后，再次修改会发现，无法进行修改了；

这是因为操作系统为了防止恶意修改进程优先级，只允许普通用户对进程修改一次优先级；

root可以多次修改进程优先级。

这里我们还需要注意：

我们每次修改NI值之后，进程优先级都是等于 PRI的默认值(也就是80)加上NI值。

nice和renice

除了使用top来修改进程的NI值之外，我们还可以使用nice和renice来修改

nice

nice指令，在程序启动时，修改程序进程的NI值。

nice -n 10 ./code

这个指令就是在./code程序运行时，将nice修改为10。

renice

nice指令是在程序启动时(创建进程时)，就给定NI值；而renice指令则是修改已有进程的NI值，从而修改进程优先级。

这里我们除了通过top、nice和renice指令来查看和修改进程优先级之外，我们还可以通过系统调用，在代码中查看和修改进程的优先级

getpriority：获取当前进程的优先级；

setpriority：修改当前进程的优先级。

可以看到这两个函数都是系统调用，这里就不过多描述了；

在后续内容中遇到了再详细讲解。

这里，普通用户只能修改一次进程的优先级！！！

进程优先级的范围

我们可以修改Ni，从而影响进程的优先级，但是我们不能把NI修改的非常大或者非常小吧；

NI值的取值范围： [-20,19]（一共40个数据）
进程优先级的范围：[60 , 99]（一共40个优先级）

可以看到进程NI值的范围的确是[-20 , 19]；进程优先级的范围的确是[60 , 99]。

理解竞争、独立、并发、并行

进程具有竞争性、独立性、并行、并发；

• 竞争性：系统中的进程非常多，而CPU资源只有很少的一部分，所以进程之间是具有竞争属性的；为了使效率更高，更好的完成认为，更合理的竞争资源，就有了优先级这一概念。
• 独立性：多进行运行，需要独自享有各种资源，多进程运行之间互不影响。
• 并行：多个进程在多个CPU下分别，同时运行，称为并行
• 并发：多个进程在一个CPU下采用进程切换的方式，在这一段时间内，多个进程都得以推进，称为进程的并发。

到这里，本篇文章的内容就结束了
简单总结：

• 了解了进程的优先级
• 进程PRI和NI
• 查看和修改进程的优先级(NI值)
• 进程的特性（竞争性、独立性、并行、并发）