Linux--进程的概念（二）

目录

• 一、进程的优先级
• • [1.1 基本概念](#1.1 基本概念)
  • [1.2 查看进程优先级](#1.2 查看进程优先级)
  • [1.3 PRI&NI](#1.3 PRI&NI)
  • [1.4 如何更改进程的优先级](#1.4 如何更改进程的优先级)
  • • [1.4.1 用top命令更改进程的nice](#1.4.1 用top命令更改进程的nice)
    • [1.4.2 用renice命令更改进程的nice](#1.4.2 用renice命令更改进程的nice)
  • [1.5 其他概念](#1.5 其他概念)
• 二、环境变量
• • [2.1 基本概念](#2.1 基本概念)
  • [2.2 常见的环境变量](#2.2 常见的环境变量)
  • [2.3 查看环境变量](#2.3 查看环境变量)
  • • [2.3.1 测试PATH](#2.3.1 测试PATH)
    • [2.3.2 测试HOME](#2.3.2 测试HOME)
    • [2.3.3 测试SHELL](#2.3.3 测试SHELL)
  • [2.4 和环境变量相关的命令](#2.4 和环境变量相关的命令)
  • • [2.4.1 echo命令](#2.4.1 echo命令)
    • [2.4.2 export命令](#2.4.2 export命令)
    • [2.4.3 env命令](#2.4.3 env命令)
    • [2.4.4 set命令](#2.4.4 set命令)
    • [2.4.5 unset命令](#2.4.5 unset命令)
  • [2.5 环境的组织方式](#2.5 环境的组织方式)
  • [2.6 通过代码获取环境变量](#2.6 通过代码获取环境变量)
  • • [2.6.1 main函数命令行参数的了解](#2.6.1 main函数命令行参数的了解)
    • [2.6.2 main函数的环境变量获取](#2.6.2 main函数的环境变量获取)
    • [2.6.3 通过第三方变量environ获取](#2.6.3 通过第三方变量environ获取)
  • [2.7 通过系统调用获取环境变量（常用）](#2.7 通过系统调用获取环境变量（常用）)

一、进程的优先级

1.1 基本概念

• CPU资源分配的先后顺序，就是指进程的优先权（priority）。
• 优先权高的进程有优先执行权力。配置进程优先权对多任务环境的Linux很有用，可以改善系统性能。
• 还可以把进程运行到指定的CPU上，这样一来，把不重要的进程安排到某个CPU，可以大大改善系统整体性能。
  为什么要有优先级 ？
  就是因为CPU是有限的！进程太多，需要通过某种方式竞争资源！
  什么是优先级 ？
  确认是谁应该先获得某种资源，谁后获得。 我们是可以用一些数据表明优先级的！
    **Linux具体的优先级做法：**优先级=老的优先级+nice值。

1.2 查看进程优先级

在Linux或者Unix操作系统中，用ps -l命令会类似输出以下几个内容：

[zl@VM-16-2-centos lesson13]$ ps -l

当我们创建一个进程后，我们可以使用 ps -la命令查看该进程优先级的信息

[zl@VM-16-2-centos lesson13]$ ps -la

注意;在Linux操作系统中，初始进程一般优先级PRI默认为80，NI默认为40。

列出的信息当中有几个重要的信息，如下：

• UID：代表执行者的身份
• PID：代表这个进程的代号
• PPID：代表这个进程是由哪个进程发展衍生而来的，亦即父进程的代号
• PRI：代表这个进程可被执行的优先级，其值越小越早被执行
• NI：代表这个进程的nice值

1.3 PRI&NI

• PRI代表进程的优先级（priority），通俗点说就是进程被CPU执行的先后顺序，该值越小进程的优先级别越高。
  NI代表的是nice值，其表示进程可被执行的优先级的修正数值。
  PRI值越小越快被执行，当加入nice值后，将会使得PRI变为：PRI（new）=PRI（old）+NI。
  若NI值为负值，那么该进程的PRI将变小，即其优先级会变高。
  调整进程优先级，在Linux下，就是调整进程的nice值。
  NI的取值范围是-20至19，一共40个级别。

注意 ：在Linux操作系统当中，PRI（old）默认为80，即PRI=80+NI。

需要强调的一点是，进程的nice值不是进程的优先级，他们不是一个概念，但是进程nice值会影响进程的优先级变化。

可以理解nice值是进程优先级的修正数据。

1.4 如何更改进程的优先级

1.4.1 用top命令更改进程的nice

top命令就相当于Windows操作系统中的任务管理器，它能够动态实时的显示系统当中进程的资源占用情况。

使用top命令后按"r"键，会要求你输入待调整nice值的进程PID

输入进程PID并回车后，会要求你输入调整后的nice值。

输入nice值后按"q"即可退出，如果我们这里输入的nice值为20，那么此时我们再用ps命令查看进程的优先级信息，即可发现进程的NI变成了19，PRI变成了99（80+NI-1）。
注意 ：若是想将NI值调为负值，也就是将进程的优先级调高，需要使用sudo命令提升权限（sudo top）。

1.4.2 用renice命令更改进程的nice

使用renice命令，后面跟上更改后的nice值和进程的PID即可。

之后我们再用ps命令查看进程的优先级信息，也可以发现进程的NI变成了20，PRI变成了99（80+NI-1）
注意：若是想使用renice命令将NI值调为负值，也需要使用sudo命令提升权限（sudo renice）。

1.5 其他概念

• 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，便有了优先级。
• 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。
• 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。
• 并发：多个进程在一个CPU下采用进程切换的方式，在一段时间内，让多个进程都得以推进，称之为并发。

切换 ：

如果进程A正在被运行，CPU内的寄存器里面，一定保存的是进程A的临时数据！

寄存器中的临时数据，叫做A的上下文！

上下文数据可以被丢弃吗？绝对不可以！

当进程A暂时被切下来的时候，需要进程A顺便带走自己的上下文数据！

带走暂时保存的目的：就是为了下次回来的时候，能恢复上去，就能继续按照之前的逻辑继续向后运行，就如同没有被中断过一样。

CPU内的寄存器只有一份，但是上下文可以有多份，分别对应不同的进程！

二、环境变量

2.1 基本概念

环境变量（environment variables）一般是指在操作系统中用来指定操作系统运行环境的一些参数。

例如，我们编写的C/C++代码，在各个目标文件进行链接的时候，从来不知道我们所链接的动静态库在哪里，但是按照可以链接成功，生成可执行程序，原因就是有相关环境变量帮助编译器进行查找。

环境变量通常具有某些特殊用途，并且在系统当中通常具有全局特性。

子进程的环境变量是从父进程来的！

默认，所有的环境变量，都会被子进程继承，环境变量具有全局属性

2.2 常见的环境变量

• PATH：指定命令的搜索路径。
• HOME：指定用户的主工作目录（即用户登录到Linux系统中的默认所处目录）
• SHELL：当前Shell，它的值通常是/bin/bash

2.3 查看环境变量

我们可以通过echo命令来查看环境变量，方法如下：

echo  $NAME    //NAME为待查看的环境变量名称

例如，查看环境变量PATH。

echo $PATH

2.3.1 测试PATH

有没有想过一个问题：为什么执行ls命令的时候不用带./就可以执行，而我们自己生成的可执行程序必须要在前面带上./才可以执行？

容易理解的是，要执行一个可执行程序必须要先找到它在哪里，既然不带./就可以执行ls命令，说明系统能够通过ls名称找到ls的位置，而系统是无法找到我们自己的可执行程序的，所以我们必须带上./，以此告诉系统该可执行程序位于当前目录下。

而系统就是通过环境变量PATH来找到ls命令的，查看环境变量PATH我们可以看到如下内容：

可以看到环境变量PATH当中有多条路径，这些路径由冒号隔开，当你使用ls命令时，系统就会查看环境变量PATH，然后默认从左到右依次在各个路径当中进行查找。

而ls命令实际就位于PATH当中的某一个路径下，所以就算ls命令不带路径执行，系统也是能够找到的。

那可不可以让我们自己的可执行程序也不用带路径就可以执行呢?
方式一：将可执行程序拷贝到环境变量PATH的某一路径下 。

既然在未指定路径的情况下系统会根据环境变量PATH当中的路径进行查找，那我们就可以将我们的可执行程序拷贝到PATH的某一路径下，此后我们的可执行程序不带路径系统也可以找到了。

sudo cp proc /usr/bin

方式二：将可执行程序所在的目录导入到环境变量PATH当中

将可执行程序所在的目录导入到环境变量PATH当中，这样一来，没有执行路径时系统就会来到该目录下进行查找了。

export PATH=$PATH:/home/zl/lesson13

将可执行程序所在的目录导入到环境变量PATH当中后，位于该目录下的可执行程序也就可以在不带路径的情况下执行了。

2.3.2 测试HOME

任何一个用户在运行系统登录时都有自己的主工作目录（家目录），环境变量HOME当中即保存的该用户的主工作目录。
超级用户

普通用户

2.3.3 测试SHELL

我们在Linux操作系统当中所敲的各种命令，实际上需要由命令行解释器进行解释，而在Linux当中有许多种命令行解释器（例如bash、sh），我们可以通过查看环境变量SHELL来知道自己当前所用的命令行解释器的种类。

而该命令行解释器实际上是系统当中的一条命令，当这个命令运行起来变成进程后就可以为我们进行命令行解释。

2.4 和环境变量相关的命令

2.4.1 echo命令

这个处理可以查看相关的环境变量，还可以直接打印一些数据

2.4.2 export命令

设置一个新的环境变量，还可以将本地变量导出环境变量；所谓的本地变量就相当于我们在C/C++种定义一个变量

2.4.3 env命令

显示所有环境变量

2.4.4 set命令

显示本地定义的shell变量和环境变量

2.4.5 unset命令

清除环境变量；处理环境变量外，还有本地变量，所谓的本地变量就相当于我们在C/C++种定义一个变量

部分环境变量说明

环境变量名称	表示内容
PATH	命令的搜索路径
HOME	用户的主工作目录
SHELL	当前Shell
HOSTNAME	主机名
TERM	终端类型
HISTSIZE	记录历史命令的条数
SSH_TTY	当前终端文件
USER	当前用户
MAIL	邮箱
PWD	当前所处路径
LANG	编码格式
LOGNAME	登录用户名

2.5 环境的组织方式

在系统当中，环境变量的组织方式如下：

每个程序都会收到一张环境变量表，环境表是一个字符指针数组，每个指针指向一个以'\0'结尾的环境字符串，最后一个字符指针为空。

2.6 通过代码获取环境变量

2.6.1 main函数命令行参数的了解

你知道main函数其实是有参数的吗？

main函数其实有三个参数，只有我们平时基本不用它们，所以一般情况下都没有写出来。

int main(int arge, char* argv[], char* envp[])//这里的三个参数就是命令行参数
{}

我们可以在Windows下的编译器进行验证，当我们调试代码的时候，若是一直使用逐步调试，那么最终会来到调用main函数的地方。

在Linux操作系统下，编写以下代码，生成可执行程序并运行。

运行结果如下

现在说说main函数的前两个参数，main函数的第二个参数是一个字符指针数组，数组当中的第一个字符指针存储的是可执行程序的位置，其余字符指针存储的是所给的若干选项，最后一个字符指针为空，而main函数的第一个参数代表的就是字符指针数组当中的有效元素个数。

通过该程序可以观察到，使用main函数的前面两个参数可以实现，同一个命令的不同选项的功能（例如ls -a，ls-l）。

2.6.2 main函数的环境变量获取

main函数的第三个参数接收的实际上就是环境变量表，我们可以通过main函数的第三个参数来获取系统的环境变量。

例如，编写以下代码，生成可执行程序并运行。

运行结果就是各个环境变量的值：

2.6.3 通过第三方变量environ获取

除了使用main函数的第三个参数来获取环境变量以外，我们还可以通过第三方变量environ来获取。

运行该代码生成的可执行程序，我们同样可以获得环境变量的值。

注意：libc中定义的全局变量environ指向环境变量表，environ没有包含在任何头文件中，所有在使用时要用extern进行声明。

2.7 通过系统调用获取环境变量（常用）

除了通过main函数的第三个参数和第三方变量environ来获取环境变量外，我们还可以通过系统调用getenv函数来获取环境变量。

getenv函数可以根据所给环境变量名，在环境变量表当中进行搜索，并返回一个指向相应值得字符串指针。

例如：使用getenv函数获取环境变量PATH的值。

运行结果：