Linux中的进程优先级

引入

在Linux操作系统中，进程的优先级对于系统的性能和响应时间至关重要。进程的优先级决定了该进程在系统资源分配中所占的比例。Linux中的进程调度器根据进程的优先级来决定何时运行哪个进程。因此，理解Linux进程的优先级非常重要，可以帮助我们更好地管理和优化系统性能。

在本文中，我们将深入探讨Linux进程的优先级。首先，我们将介绍进程的基本概念，然后深入了解Linux进程的优先级如何工作，包括如何设置和修改进程的优先级。最后，我们将讨论如何使用Linux进程优先级来优化系统性能。

1、基本概念

由于系统资源是优先的，因此CPU需要以一定的顺序分配资源，优先级即是进程获取资源的先后顺序，优先权高的进程有优先执行权，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

优先级与权限：能还是不能—>能，先做还是后做的问题

为什么存在优先级？——因为资源太少了

Linux优先级特点：很快，优先级的本质是PCB里面的一个整数数字（也有可能是几个）

2、查看进程

我们通过以下指令来得到当前中断进程的信息：

ps -l

其中包含了：

• UID：代表执行者的身份；
• PID：代表这个进程的代号；
• PPID：父进程代号，代表这个进程是由哪个进程发展衍生而来的；
• 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nice值。

我们此时运行一个睡眠程序：

此时我们查看进程信息（ps -l通常看不到该进程，我们加上-a选项即可看到）

ps -la

3、PRI和NI

PRI（priority）&&NI（nice）

PRI是进程的实时优先级，值越小，优先级越高，表示进程越重要，应该更早地获得CPU时间片；NI是进程的优先级偏移值（nice），范围是-20~+19，NI的默认值是0，可以通过nice命令来改变它。

进程的总优先级 = PRI + NI。例如，一个PRI为80，NI为-5的进程的总优先级为75。当进程需要获得CPU时间片时，调度器会根据进程的总优先级来进行调度，总优先级越高的进程会更早地获得CPU时间片。

需要注意的是，NI的取值范围是有限制的，只能在-20到+19之间，而且只有超级用户（root）才能将NI设置为负数。这是为了避免普通用户通过提高进程优先级来影响系统的稳定性。

4、修改进程优先级

top指令是一款常用的系统监控工具，它可以实时地查看系统的运行状态，包括CPU占用率、内存占用率、进程运行情况等等

用top指令修改nice值：

输入top指令—>按R键—>输入要更改进程的PID—>输入修改后的nice值

例如我们运行如下程序，使得它一直打印输出该进程与其父进程的PID：

我们在另一个终端监视并查看该进程信息，并更改其nice值：

按回车之后再输入要修改的nice值，即可实现对进程优先级的修改：

此时我们再通过ps指令查看该进程优先级：

ps -la

此时由于nice值由0更改到了5，因此进程总优先级PRI即被更改成了85；

前面介绍到，PRI初始值为80，而允许修改的NI值在-20到+19之间，为什么要限定NI值的修改范围呢？

Linux系统一共有140个优先级，很多优先级不是给普通的进程使用的，60~99这40个优先级是给用户使用的；因为操作系统存在多个系统进程，用户随意修改NI值会导致系统进程优先级过低，从而降低系统的稳定性和响应性能

5、进程切换

CPU永远在做三件事情：

1、取指令

2、分析指令

3、执行指令

CPU中有一个名为PC寄存器，其作用是存储当前正在执行指令的下一条指令的地址；当我们的进程在运行的时候，一定会产生非常多的临时数据，这份数据属于当前进程！

而对于CPU而言，CPU内部虽然只有一套寄存器硬件，寄存器里面保存的数据，是属于当前进程的（寄存器硬件！=寄存器内的数据）；上下文数据存放在进程PCB（tast_struct）当中

在进程运行的时候，都有进程的时间片；当进程发生切换的时候，要进行进程的上下文保护，当进程在恢复运行的时候，要进行上下文的恢复！

One more thing

1、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

2、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；进具有独立性，不会因为一个进程挂掉或者异常，而导致其他进程出现问题

3、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

4、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；