【进程】-5-进程优先级

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进程优先级

• 1、进程优先级，及优先级与权限的关系
• 2、为什么会有优先级
• 3、Linux的优先级(长什么样)
• • 3.1、UID
  • [3.2、PRI & NI](#3.2、PRI & NI)
  • • 3.2.1、nice值如何修改
    • 3.2.2、pri(old)和pri(new)如何理解
    • 3.2.3、nice的范围

1、进程优先级，及优先级与权限的关系

进程得到某种资源的先后顺序，叫做优先级。

之前学习的权限，规定的是能与不能的问题；而优先级关注的不再是能不能的问题(因为大家都能了)，而是哪个先哪个后的问题。

2、为什么会有优先级

因为资源稀缺，我们需要通过优先级确定使用资源的先后顺序。

例如，单核计算机只有一个CPU，而需要在CPU上运行的进程会有很多个。这时操作系统就按照进程的优先级，把这些进程排列在调度队列中，并按照进程的优先级依次放入CPU执行。(这就是操作系统基于优先级，展开选择调度)

3、Linux的优先级(长什么样)

Linux优先级的特点，与调度算法有关。

我们依旧创建一个C程序，内容是死循环：

// test1.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
	printf("我是一个进程。pid: %d, ppid: %d\n", getpid(), getppid());
	sleep(1);
	
	return 0;
}

编译并运行程序。然后我们打开另一个终端窗口，执行指令ps -al查看优先级：

其中有不少项目我们是很熟悉的了：

项目	解释
S	state，进程状态
PID	进程标识符
PPID	当前进程的父进程的标识符
TTY	显示当前进程所处的终端
CMD	当前进程对应的程序

现在我们把目光集中在这三项：UID, PRI, NI。

3.1、UID

UID，user id，表明这个进程是谁启动的。由于Linux是一个多用户协作的操作系统，所以对进程标明UID是很有必要的。

那么UID与用户名有什么关系呢？

我们执行ps -al查看进程优先级的时候，看到的是数字组成的UID：

而我们执行ls -al查看文件具体信息的时候，看到的是具体的用户名：

实际上，操作系统建立了用户名与UID的映射关系。

操作系统一开始拿到的都是UID。查看文件具体信息的时候，UID就通过映射关系转化成了用户名；而查看进程优先级的时候，UID就没有转化。

那么我们如何查看UID与用户名的映射关系呢？查看/etc/passwd文件：

小贴士1

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当然，我们也可以查看文件/etc/shadow，里面有每个用户对应的密码，只不过密码是被加密过的。

我们也可以认为，用户登录Linux系统，输入密码后，操作系统就会拿着用户当前输入的密码，与文件中保存的密码相比较，相同就允许用户登录，不同就让用户再次输入(不让登录)。

3.2、PRI & NI

实际上，

• PRI: 当前进程的优先级。PRI值越小，优先级越高。
• NI: nice值，进程优先级的修正数据。

小贴士2

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严格来说，nice值不属于优先级范畴，但是nice值是一个非常巧妙的设置，我们将在"进程调度"一文中学习到。

既然有nice值这个概念，那么进程优先级就是可以被修改的。这里有一个进程优先级的修改公式：
pri(new) = pri(old) + nice

3.2.1、nice值如何修改

nice值修改的步骤是：
top => r(renice) => 输入进程pid => 输入新的nice值

对于文件test1.c编译而来的test.exe，初始的优先级为：

我们修改nice值为10，再看看优先级为：

设置nice为10，那么新的优先级肯定就是90了。

3.2.2、pri(old)和pri(new)如何理解

上面我们将nice改成了-10，进程优先级PRI变为了70。所以ps -al打印在屏幕上的PRI是pri(new)。

我们再次修改，把nice修改成10，看看进程优先级又变成了什么样子：

nice修改成-10，进程优先级变成70了！难道进程优先级不是由90变为80吗？

实际上，pri(old)是一个常数，Linux中一般是80 。我们修改nice，操作系统就根据等式pri(new) = pri(old) + nice由pri(old)求出pri(new)，再将pri(new)作为我们看到的进程优先级。

那么开发者为什么要这样设置呢？原因是有了nice值我们就不需要关注进程上一次修改后的优先级是什么样的。修改进程优先级的本质是按照用户的期望修改一个整型值。如果设计成80变90，90变80的方案，用户修改优先级的时候还要先获取上一次的优先级，这就比较麻烦；而使用nice值，用户修改进程优先级的时候只需修改nice值，然后操作系统就会帮我们计算得出新的优先级，更直接更方便。

小贴士3

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普通用户直接修改进程优先级时会失败，因为操作系统是不建议普通用户随便修改进程的优先级的，这会破坏调度器调度的公平性。想要强制修改优先级，我们可以使用root账号。

3.2.3、nice的范围

上面"小贴士3"中提到了"随便修改进程的优先级会破坏调度器调度的公平性"。

实际上，Linux操作系统是一种分时操作系统(对应有实时操作系统)。分时操作系统调度进程的时候，要尽可能保持公平性(这个公平性是相对的)。

比如，假设一个用户把所有自己创建的进程都改得很小，那么这个用户的所有进程都会被优先调度优先享受资源，那么其它用户的进程就不会那么及时地享受到资源，就会造成进程饥饿。

所以Linux不建议普通用户随意修改进程的优先级，同时Linux对nice值也有一个限定的范围。我们可以通过代码与指令找出nice值的范围。

对于程序test.exe，初始的PRI还是80，NI还是0。

给一个很大的nice值，比如10000：

nice值最大为19。

给一个很小的nice值，比如-10000：

nice值最小为-20。

所以nice值的范围是：-20, 19

我们还可以得出两个结论：

• nice值有40个；
• 对应Linux进程的优先级有40种------60, 99

当然，修改进程优先级还有指令方法和代码方法，这些方法就留给我们自行探索。