深入解析Linux进程优先级机制

文章目录

1. 进程优先级基本概念
- 1.1 是什么？
- 1.2 优先级 VS 权限
- 1.3 为什么存在优先级
1. 如何查看系统进程
1. PRI && NI
1. 如何查看优先级
1. 竞争、独立、并行、并发

1. 进程优先级基本概念

1.1 是什么？

进程优先级是操作系统用来决定哪个进程优先获得CPU资源的机制。优先级高的进程会被优先调度执行，确保系统资源合理分配。

1.2 优先级 VS 权限

简单来说，权限是能不能的问题，优先级时已经能了，先后的问题

a.优先级
用于决定任务或资源的处理顺序，通常与时间、性能或紧急程度相关
b.权限
控制对系统资源的访问能力，属于安全范畴

1.3 为什么存在优先级

核心原因在于资源不足，CPU数量有限，设置优先级就设置了某种资源的分配顺序

优化效率、平衡公平性，或在特定目标下实现资源最大化利用。

2. 如何查看系统进程

bash 复制代码
//输入
ps -l

3. PRI && NI

3.1. PRI（进程优先级）

定义：表示进程的实际调度优先级，由内核动态计算得出，数值越小优先级越高（范围通常为0～139）。

计算公式 ：PRI(new) = PRI(old) + nice 其中PRI默认为80，NI为用户设置的优先级偏移值。

特点：

调度器根据PRI决定进程获取CPU资源的顺序。

不可直接修改，其值随NI的变化而动态调整。

3.2. NI（Nice Value）

定义：用户可调整的进程优先级偏移值，范围通常为-20～19。

作用：

NI > 0：降低优先级（如NI=5 → PRI升高为85）。NI < 0：提升优先级（如NI=-5 → PRI降低为75）。NI=0：保持默认优先级（PRI=80）。

调整方式：

启动时设置：
bash 复制代码
nice -n 5 ./script.sh  # 以NI=5启动进程
运行时修改：
bash 复制代码
renice -n -5 -p 1234  # 将PID=1234的进程NI改为-5
权限限制：

普通用户仅能提升NI值（降低优先级），降低NI值（提升优先级）需root权限。

3. PRI与NI的关系示例

NI值	PRI计算结果（Base=80）	实际优先级效果
-20	80 + (-20) = 60	最高优先级
0	80 + 0 = 80	默认优先级
19	80 + 19 = 99	最低优先级

3.4. 查看进程优先级

bash 复制代码

ps -eo pid,comm,ni,pri  # 列示进程的PID、命令、NI、PRI

输出示例：

复制代码

PID   COMMAND   NI   PRI
1234  python    0    80
5678  backup    10   90

3.5. 使用场景

高优先级任务 ：实时数据处理（如NI=-10）。

低优先级任务 ：后台备份任务（如NI=10）。

系统稳定性：避免普通用户抢占关键系统资源。

4. 如何查看优先级

基础用法：直接在终端输入：
bash 复制代码
top
常用命令行参数

参数功能示例

-d <秒> 刷新间隔时间 top -d 5（每 5 秒刷新）

-p <PID> 监控特定进程 top -p 1234

-u <用户名> 显示指定用户的进程 top -u root

-n <次数> 刷新次数后退出 top -n 3（刷新 3 次后退出）

-b 批量模式（可重定向输出） top -b > log.txt

参数	功能	示例
`-d <秒>`	刷新间隔时间	`top -d 5`（每 5 秒刷新）
`-p <PID>`	监控特定进程	`top -p 1234`
`-u <用户名>`	显示指定用户的进程	`top -u root`
`-n <次数>`	刷新次数后退出	`top -n 3`（刷新 3 次后退出）
`-b`	批量模式（可重定向输出）	`top -b > log.txt`

5. 竞争、独立、并行、并发

a. 竞争（Race Condition）

多个进程或线程同时访问共享资源，且最终结果取决于执行顺序。

b. 独立（Isolation）

进程或线程之间互不干扰，各自拥有独立的资源（如内存空间）。Linux中每个进程有独立的虚拟地址空间

c.并行（Parallelism）

多任务真正同时执行，依赖多核CPU或分布式系统。

d.并发（Concurrency）

多任务交替执行，通过时间片轮转模拟"同时"效果。单核CPU通过进程/线程切换实现并发。