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UIDPIDPPIDPRINI

PID是进程的idPPID是进程的父进程的id

UID:表示user id,执行者的id

PRINI: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?

PRINI

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。

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

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PRINI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。

nicerenice

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

nice

nice指令,在程序启动时,修改程序进程的NI值。

复制代码
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topnicerenice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PRINI
  • 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)
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