《Linux从练气到飞升》No.14 Linux进程优先级

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前言

前面两篇我们讲述了进程状态和进程的基本概念，本篇我们将讲述进程优先级的相关问题，为什么要有优先级，什么是优先级？ Linux中是如何处理优先级问题的？ 我们都将在这篇文章中得到解答。

进程优先级基本概念

• 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。

我们可以先回答前面两个问题了~

为什么要有优先级?

因为CPU是有限的一个东西，只要有线就需要排队，进程太多就需要某种方式竞争资源。

什么是优先级？

确定谁应该先获得某种资源，谁后获得某种资源。这就是优先级，我们是可以用一些数据表明优先级的。在我们日常生活中也有优先级的相关的应用，比如说高考。

查看系统进程

在linux或者unix系统中，用ps –l命令则会类似输出以下几个内容：

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， nice值表示进程可被执行的修正数据。

PRI and NI怎么理解？

• 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
• PRI(old)指的是一开始默认的值。
• 调整优先级的本质就是调整nice值。
• 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
• nice其取值范围是-20至19，一共40个级别。
• 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。
• 日常我们不建议调整优先级，即使我们调了优先级，也不一定会达。到我们想要的效果行任务即使我们调了优先级也不一定会达到我们想要的

查看进程优先级的命令

用top命令更改已存在进程的nice：

• top
• 进入top后按“r”–>输入进程PID–>输入nice值
  

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

  • 首先我们需要了解到调度，就是系统把进程放到CPU上运行，多个进程在一个CPU下采用进程切换的方式，让多个进程得以推进。 CPU并不是把对应的进程直到运行完了才退出，这里有个时间片的概念，一个进程放到CPU上运行一段时间就下来给其他进程运行。

• 抢占和出让：抢占的意思是优先级高的进程会把优先级低的进程的资源抢占，比方说：有个优先级低的进程在前面正在运行，然而此时优先级高的进程需要运行了，那就会把优先级低的进程切换下来，运行优先级高的进程。 出让是指某进程不需要不想继续运行了，就可以把资源出让给其他进程。

• 切换：并发是用切换实现的，如果进程a正在运行CPU寄存器一定保存的是进程a的临时的数据，这个数据叫做a的上下文。上下文数据不可以被丢弃，被丢弃以后，进程a的代码和数据就无从查找。这个进程就废了。每当a被切换下来，需要进程a带走自己的上下文数据，目的是下次回来的时候能恢复上去，可以按照之前的逻辑继续向后运行，如同没有中断一样。 CPU内的寄存器只有一个，但是上下文可以多份分别对应不同的进程。

后记

本篇我们主要讲述了进程优先级的基本概念。进程需要优先级的主要原因是，CPU的资源是有限的。然后我们讲述了Linux如何管理优先级，以及如何查看系统的进程的优先级，还讲述了PR和nice值是如何理解？以后我们讲述了进程的独立性，竞争性，并行，并发，切换等相关概念。