Linux进程(二)---进程的优先级和环境变量

我想在这先完成上一章的一个未说完的话题.最后一个我们讲到了僵尸进程，是指子进程已经结束，但是父进程还在运行没有来得及回收.此时这个子进程便是僵尸进程.

但是如果父进程运行完了，也没有回收就直接结束了，那这个子进程改由谁维护呢？

此时孤儿进程会被1号init进程领养，当然要由init进程回收。

这个尾巴说完了，我们开始进入正题:

目录

进程的优先级

基本概念

查看进程优先级

PRI 和 NI

如何调整进程的优先级

PRI和NI区别

其它概念

竞争性

独立性

并行

并发

上下文

环境变量

概念

问题引入

常见环境变量

PATH

查看环境变量方法

导入PATH环境变量

HOME

SHELL

和环境变量相关的命令

环境变量的组织方式

获取环境变量

通过代码获取环境变量

通过系统调用获取或设置环境变量

环境变量通常具有全局属性

命令行参数

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进程的优先级

基本概念

1.CPU分配资源的的先后顺序，就是指进程的优先权。

2.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.

3.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。

一句话：进程优先级是确认谁先得到资源，谁后得到资源.

那么为什么要有优先级呢？

本质是因为CPU有限，而进程太多.

进程太多，需要通过某种方式竞争资源.用例子来说：我们排队买票，军人可以享有优先权，普通人排队，这里军人的优先级就是比较高的.

在计算机中，我们可以用一些数据来表明优先级，只有优先级还不够，还得有评判，例如你在你们学校第一名，把你们放到孤岛上也没人在意你是年级第几，只有在学校，老师，领导才会根据这些成绩评判你，这样才有效.

这些评判优先级大小的叫做调度器.这个优先级便是我们的调度指标.优先级高的会先被调度到CPU执行.

查看进程优先级

先说结论：Linux下优先级具体的做法是：

优先级 = 老的优先级 + nice值.后面会说明这个.

我们先写一段程序.

 

然后老操作，一边执行，一边监视

 发现我们进程也会有两个属性，ps -al是显示更详细的进程信息.

其中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nice值.

 我们将分别介绍一下它们.

PRI 和 NI

关于PRI和NI，我们需要知道下面几个点.

1.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，PRI值越小进程的优先级别越高.

2.NI就是我们所说的nice值了，其表示进程可被执行的优先级的修正数值.

3.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.

4.这样，当nice值为负值的时候，那么该进程将会优先级值将变小，即其优先级会变高，则其越快被执行
5.所以，调整进程优先级，在Linux下，就是调整进程nice值
6.nice其取值范围是-20至19，一共40个级别

如何调整进程的优先级

上面也说了，调整进程的优先级就是调整nice值.如何调整呢？

首先输入top指令，然后再按下‘r键.

 会出现这么一句话，提示你输入要修改nice值的进程.

 

 我们刚才运行进程的pid是23494，因此我们输入23494.

 之后让我们输入nice值，我们输入15，此时的进程优先级应为之前的80+15=95.

我们再来看一下：

 发现进程优先级确实如我们所想的，成为了95，NI值此时是我们调整的值15.

需要注意的是，每次调整都是以80为基准值开始调整，而不会受当前PRI值影响.

我们此时输入-15

 它不会95-15而变成80，而是从80开始，80-15=65.

这结果正如我们所说的. 

PRI和NI区别

PRI是进程的优先级，NI(nice)值是进程优先级的修正数据

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。

其它概念

竞争性

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

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.比如浏览器挂了不会影响qq的正常使用.子进程挂了不会影响父进程，父进程挂了不会影响子进程.

并行

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

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.

这里大家有没有这样一个疑惑：并发采用进程切换的方式，那如果这个进程没有执行完，你切换到别的进程了，那么下次再切回来这个进程的时候，它从哪开始呢？从头开始？那效率太低了吧，我们想的应该是从原来的位置开始，那么CPU是怎么知道上一次执行到哪了呢？

上下文

这里先说一个现象：如果进程A正在被运行，那么CPU的寄存器里面，一定保存的是进程A的临时数据！这些临时数据，称为A的上下文，包括函数最后一次返回值是什么，运行状态，运行位置等等.

所以当进程A暂时被切换下来的时候,需要进程A顺便带走自己的上下文数据,相当于保存到进程A中.

暂时保存的目的：一定是为了下次再拿出来，能恢复上去，就能按照之前的逻辑继续向后运行，就如同没有被中断过一样.

CPU内的寄存器只有一份，但是上下文有多份，分别对应不同的进程！每次寄存器只能读取一份上下文.

环境变量

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.

问题引入

大家有没有注意过这样的现象：

我们运行的自己写可执行程序需要加上./(即当前路径)，而像ls,touch,rm这些命令执行的时候不需要加./ ，当然如果加上它的路径也可以.

 

 ls这些命令和我们写的唯一的不同点是：一个是我们自己写的，一个系统自带的命令，由于系统已经配置好了环境变量，所以才可以不用加路径直接运行.

现在知道这是环境变量的作用即可，后面讲完就会明白.

常见环境变量

PATH

查看环境变量方法

echo $PATH

 注意它们之间的路径是以:为分隔符.

当我们输入ls的时候，系统会先从第一个路径查找，如果有就直接执行，如果没有，继续向后查找，直至找到，如果找完了都没有，那么就会报错，command not found，命令没有找到.

所以想要我们的命令执行也可以不用加路径，我们可以把我们写的可执行程序写到这些PATH路径中，但是我们不建议这样做，因为会污染别人已经写好的命令池.

所以我们可以把我们写的放到环境变量中，相当于是单独一个.

导入PATH环境变量

输入指令：

export PATH=$PATH:/home/liqi/process

里面这个：后面的是你可执行文件的路径，可以使用pwd查看

然后我们再次查看环境变量.

 

发现已经成功导入了.

我们此时便可以直接运行process下的可执行程序了.

 

 当你退出登录重新进入的时候，环境变量又会初始化到最初的状态.

HOME

会记录显示当前用户的家目录.

所以之前说的cd ~,进入自己的家目录，实则是根据这个HOME进行的.

SHELL

显示当前的shell，通常是/bin/bash.

 

和环境变量相关的命令

1. echo: 显示某个环境变量值
2. export: 设置一个新的环境变量
3. env: 显示所有环境变量
4. unset: 清除环境变量
5. set: 显示本地定义的shell变量和环境变量

环境变量的组织方式

每个程序都会收到一张环境表，环境表是一个字符指针数组，每个指针指向一个以’\0’结尾的环境字符串

 

获取环境变量

通过代码获取环境变量

实际上，我们main函数有三个参数，int argc, char* argv[],这两个是命令行参数，稍后会讲.

char* env[]是环境变量参数.

这个是一个指针数组，就是我们上一部分的那张表.

我们可以写下面一段程序：

 

然后退出，make编译，然后运行

 

可以发现，这样就把所有的环境变量输出出来了. 

通过系统调用获取或设置环境变量

有两个接口：

putenv，是用来设置，后面会讲

getenv，获取环境变量.

例如我们想获得PATH环境变量.

输入代码：

 

然后make编译运行：

把PATH换成HOME:

 

同样地，也输出了出来. 

 我们有没有这么一个问题，是谁把这些环境变量导入到这些变量里呢？

其实是继承了父进程的环境变量，默认所有的环境变量都会被子进程继承。父进程正是我们的bash，这是一个简单的进程替换，后面会讲解.

这也另外说明了一个事实：环境变量具有全局属性！

因为它可以被很多子进程拿到访问到.

环境变量通常具有全局属性

我们做个实验来证明它：

 我们把环境变量名改成了myenv.

可以发现什么都没有还出现了段错误.

此时我们再导入一个名为myenv的环境变量 .

export myenv="hello,world"

 此时bash已经有了myenv这个环境变量.而运行一个程序需要先创建一个子进程，子进程也会继承父进程.正是由于环境变量具有全局属性！

此时我们再次make编译运行，便发现已经成功输出了这个环境变量.

这说明了两件事情：

1.子进程的环境变量是从父进程来的.

2.默认所有的环境变量都会被子进程继承(环境变量具有全局属性）.

那么子进程的子进程也会继承子进程的环境变量

命令行参数

这个作为一个附加内容.

刚才我们讲解环境变量的时候说了，main()函数有三个参数，最后一个参数我们说了，那么还有前两个参数，这两个参数便叫做命令行参数.

我们写程序看看这是个什么东西.

 

 我们发现，它其实是把我们输入的选项作为参数传入到了argv中，具体有多少，是由argc决定的.

这些命令行参数这有什么意义呢？

最大的功能是：让同一个程序，通过不同的选项，使用不同的子功能！

例如ls -a，ls -a 或者ls -a -l都是如此.

这些内部都是命令行参数完成的.

或者我们自己实现一个简易的

会是如下的场景：

 

 所以这便是命令行参数的真正用法.