Linux 环境变量&&进程优先级

1.环境变量

1.1 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
如：我们在编写C/C++代码的时候，在链接的时候，从来不知道我们的所链接的动态静态库在哪里，但是照样可以链接成功，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，还有在系统当中通常具有全局特性。
环境变量会被继承下来，父进程的环境变量会继承给子进程。

1.2 常见环境变量

PATH : 指定命令的搜索路径
HOME : 指定用户的主工作目录(即用户登陆到Linux系统中时,默认的目录)
SHELL : 当前Shell,它的值通常是/bin/bash。

1.3 查看环境变量

env指令可以查看所有环境变量。

echo+$环境变量名称：可以查看环境变量。

1.4 进一步了解环境变量

为什么我们输入ls，cd，pwd这些指令的时候，就可以直接被执行，但是我们的二进制文件却需要输入./文件名才会被执行呢？

Linux 中的各种指令都是用 C语言编写的程序，所以：运行指令 == 运行程序
PATH 环境变量中有存储各种指令(程序)的路径，当我们直接输入指令时，OS会根据 PATH 提供的路径搜索程序，找到了就会直接运行对应指令(程序)
而我们自己编写的程序则是需要通过 ./可执行程序的方式运行，因为此时路径不被包含在 PATH 变量中。
总之：PATH 存储路径中若包含程序，可以直接通过程序名运行程序这就是各种指令，如 ls、pwd、touch 的运行原理。

我们可以输入export PATH=$PATH:/home/wjp/lee，把路径添加到系统的搜索路径中，这样子再执行的时候就会去这条路径里面寻找。

export PATH=/home/wjp/lee，如果这样子写的话就会变成覆盖掉了，输入其他指令都不会生效。

如果覆盖了也没有关系，普通用户的操作在重启后就会恢复原来的路径，切换到root用户的话要小心使用。

1.5 本地变量

当我们直接将1234赋值给myval，就是一个本地变量，是不会被继承的，同时也不属于环境变量，在env里面也查找不到这个环境变量，也就是这个本地变量是只属于bash的。

通过在环境变量前面加是export可以将它变为环境变量。

set指令可以把所有的本地变量和环境变量全部显示出来。

1.6 环境变量的相关指令

echo: 显示某个环境变量值

export: 设置一个新的环境变量

env: 显示所有环境变量
unset: 清除环境变量

环境变量中找不到a了。

set: 显示本地定义的shell变量和环境变量

1.7 环境变量的获取

每个程序都会收到一个环境变量表，环境表是一个字符指针数组，每一个指针都指向一个以'\0'结尾的环境字符表。

1.7.1 通过代码获取环境变量

int argc 传入程序中的元素数，./程序名算一个

char* argv[] 传入程序中的元素表，由 bash 制作，传给 main 函数

cpp 复制代码

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<unistd.h>
  3 #include<sys/types.h>
  4 int main(int argc,char*argv[])
  5 {
  6         int i=0;
  7         for(;argv[i];i++)
  8         {
  9                 printf("env[%d]->%s\n",i,argv[i]);
 10         }
 11         return 0;
 12 }

所以我们在命令行输入运行指令，以空格为分隔符，bash会把这些字符都传入给argv数组，我们也就可以把它们一个一个打印出来，argc表示个数。

除了命令行参数表，mian函数还有一个char* env[] 环境变量表，所谓全局性就是指 main 函数可以通过此参数获取到环境变量表的信息。

我们同样可以通过上面的方法，把环境表都打印出来。

cpp 复制代码

 1 #include<stdio.h>
  2 #include<unistd.h>
  3 #include<sys/types.h>
  4 int main(int argc,char*argv[],char*env[])
  5 {
  6         int i=0;
  7         for(;env[i];i++)
  8         {
  9                 printf("env[%d]->%s\n",i,env[i]);
 10         }
 11         return 0;
 12 }

1.7.2 通过第三方变量environ获取

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
 extern char **environ;
 int i = 0;
 for(; environ[i]; i++){
 printf("%s\n", environ[i]);
 }
 return 0;
}

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,所以在使用时要用extern声明。

1.7.3 通过系统调用获取环境变量

前面两个都是获取了整个的环境变量表，如果我们需要在代码中获取单一的环境变量可以使用getenv()函数

cpp 复制代码

int main()
{
 printf("%s\n", getenv("PATH"));
 return 0;
}

1.8 常规命令和内建命令

前面我们提到本变量是不会被继承的，那么bash不是通过创建进程来帮助自己实现指令的吗，echo函数的实现难道不是bash创建子进程来帮助完成的吗？

答案是不是的，指令页分为两种：

常规命令：bash通过创建子进程来完成的。

内建命令：bash不创建子进程，而是自己亲自执行，类似于bash调用了自己写的函数，或者系统调用函数。

2. 进程优先级

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利。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。

我们很容易注意到其中的几个重要信息，有下：

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

PRI and NI

PRI也还是比较好理解的，即进程的优先级，或者通俗点说就是程序被CPU执行的先后顺序，此值越小进程的优先级别越高

那NI呢?就是我们所要说的nice值了，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，那么加入nice值后，将会使得PRI变为：PRI(new)=PRI(old)+nice，

这样，当nice值为负值的时候，那么该程序将会优先级值将变小，即其优先级会变高，则其越快被执行

所以，调整进程优先级，在Linux下，就是调整进程nice值

nice其取值范围是-20至19，一共40个级别。

所以最后就看PRI（new）越小优先级就越高

PRI vs NI

需要强调一点的是，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值会影响到进程的优先级变化。

可以理解nice值是进程优先级的修正修正数据

2.1 top指令

进入top后按"r"-->输入进程PID-->输入nice值

操作系统的分配已经是最优的方法了，所以我们就不应该过多的去修改。

注意：

NI值区间为 [-20, 19]，设置时超出部分无效

修改优先级时，最终优先级 = 初始优先级 + NI值，优先级的修改行为并不是连续的，每次都是在最开始的基础上进行修改(默认为 80)

调度器不允许存在优先级失衡的情况，因此优先级修改不能太激进。

一些其他概念

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，便具有了优先级

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，在一段时间之内，让多个进程都得以推进，称之为并发

寄存器：寄存器有很多种，去保存进程里面很多相关的数据（相当于进程的上下文），当进程被切换，需要做的有保存上下文，和恢复上下文，这样子 cpu 才会知道你接下来该运行哪个部分，和上面的上次运行时的数据，保存上下文，进程要时间片时间到了后，要脱离 cpu，进程的 pcb 会构建一个结构体，里面去存放上下文，到再次要运行的时候，再把数据放到寄存器上面（这个是当前只能这么理解）。