[入门篇]Linux进程优先级详解，我不信你看不懂

目录

0.前言

1.进程优先级

1.1 引入进程优先级

 1.2 为什么要有优先级

1.3 查看优先级的方法

1.4 PRI值与NI值

1.4.1 PRI值简介

1.4.2 NI值简介

1.4.3 PRI和NI关系

1.5 如何改变进程的优先级

1.5.1 不常用的两种方法

1.5.2 使用top指令

1.6 补充知识

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0.前言

在上一篇博客当中，我们初步了解了fork创建子进程的逻辑，以及进程状态的详解，下面是链接，本篇博客我们着重讲解进程的优先级。

(4条消息) [入门篇]Linux操作系统fork子进程的创建以及进程的状态 超超超详解！！！我不允许有人错过！！！_yuyulovespicy的博客-CSDN博客https://blog.csdn.net/qq_63992711/article/details/127574290?spm=1001.2014.3001.5502同时这也是我们对Linux操作系统进程理解的第三篇博客，全部看完一定会有巨大收获。

本文所有代码已经上传到Gitee码云，有需要的同学可以自取：

practice9 · onlookerzy123456qwq/Linuxtwo - 码云 - 开源中国 (gitee.com)https://gitee.com/onlookerzy123456qwq/linuxtwo/tree/master/practice9正文开始：

1.进程优先级

1.1 引入进程优先级

在之前的博客中我们知道，进程的运行，是在CPU上执行，每次执行只能执行CPU的一个时间片，会有多个进程在run_Queue运行队列上等待CPU的调度执行。

不同的进程PCB在run_Queue中等待CPU资源，在CPU中执行，然后再回到run_Queue中继续等待CPU资源，这样进程循环不断的等待与执行，就是进程运行的基本逻辑。

进程在运行队列中等待的过程，本质其实是各个进程在排队的过程。

就像在食堂打饭，在单位领取福利，有半路插队的情况，有的人可以优先打到饭，可以优先领到福利，有的人却一直被插队，只能很后面打到饭或领到福利。插队的人通常可以走后门，权势高于其他队中的人，或者武力值很高，谁都惹不起，所以他们可以插队。相对的，相较队中，体更弱的人，更没有什么权势的人，就只能被插队，排到后面去，较晚才能领到资源。

进程在运行队列里排队领取CPU资源的过程也是这样的。

在进程排队的过程中，衡量谁先后领到资源的标准是进程的优先级。优先级高的进程可以在运行队列排队过程中"优先"领到CPU资源；优先级低的进程，则是会被"插队"，相对靠后享受到CPU资源。

 1.2 为什么要有优先级

再比如在食堂，我们作为学生需要在有限的窗口中，排队打饭。因为我们不可能给每一个学生都开一个窗口，不可能给每一个学生都开一个小灶，当然如果每个学生都开一个小灶的话，此时优先级就失去意义了，因为此时不需要排队了，人人平等，没有谁先谁后接受资源一说了。但是现实中，我们在一层食堂中，也就开20个窗口，为什么不给所有学生都开一个窗口呢？因为我们的资源太少了！我们没有足够的资源开几千个的打饭窗口。所以20个窗口需要好几千的学生进行排队打饭，而排队就存在优先级谁先谁后接收资源的问题，就存在插队被插队的问题。

所以优先级的本质其实是分配资源的一种方式！！！

其实不止CPU资源的分配，还有网卡资源，硬盘资源等待，都需要对多个进程进行分配。分配就需要有排队，排队过程就需要队列和谁先谁后的凭据。

所以我们有CPU资源的运行队列，有网卡，硬盘资源的等待队列，来供多个进程进行排队申领；所以我们的每个进程PCB中都有一个叫优先级的字段，来确认这个进程可以先/后申请到某种资源。

1.3 查看优先级的方法

我们首先跑起来几个进程。

我们通常使用 ps -al 指令来正在运行进程的优先级。

ps -al | head -1 && ps -al | grep myproc

 简要介绍一下，如图，PRI(Priority)，就是该进程的优先级大小，图中三个进程的优先级大小是80；三个进程的NI(nice)值是0，优先级的修正数据都为0。

还有一项UID：类比一下，在现实中我们每个人都有自己的姓名，张三李四王五赵六等等等，在平常中父母同学用这个标识你，每个人也有自己的身份证号xxxxxxxxxxxxxxxxxx，是你在我们中国中唯一的标识，在国家眼中你是一个身份证号。同样的，进程可以有自己的名字叫myproc，进程的UID就像人的身份证号,是进程在系统中的标识。

1.4 PRI值与NI值

1.4.1 PRI值简介

首先PRI值的确是现在这个进程的优先级大小，决定了这个进程在运行队列中可以被CPU执行的先后顺序，这点毋庸置疑。

但是有一个坑的地方需要注意：PRI值越小，表明这个进程的优先级越高，越容易被CPU执行到。PRI值越大的进程优先级越低，越难以被CPU执行到。

1.4.2 NI值简介

NI值，nice值其实是进程优先级的修正数据，我们给出这个公式 PRI(now) = PRI(start) + NI(now)。Linux操作系统中，我们是通过修改NI值的方式，来修改PRI优先级的大小。NI值的取值范围是-20--19。

例如，如图所示PRI(start)==80，而NI是0，则现在PRI(now)的值就是80+0=80。再比如，当NI的值是7的时候，那现在进程优先级大小PRI(now)就等于80+7=87。比如你要提高一个进程的优先级，想设置PRI的值为65，那你就需要设置NI值为-15，此时PRI(now)就变成了80-15=65了。比如你想降低一个进程的优先级，你就要把NI设置大一点，

那为什么Linux操作系统中，不是直接把PRI的值改为65，而是要通过把NI值设置为-15的方式，来间接设置PRI为65呢？为什么要采用这种间接修改nice值的方式来提高(或降低)进程优先级呢？

Linux这么做的原因是：设置NI值可以随便查看到该进程优先级的修改幅度，如果NI的绝对值大，就可以直接看出来这个进程的优先级修改幅度是很大的。例如现在NI值是-20，那我们就可以直接看出这个进程的优先级修正幅度非常大(NI取值范围-20--19)，这个进程的优先级被修改的非常高。

1.4.3 PRI和NI关系

1.进程的nice值不是进程的优先级，PRI值才是进程的优先级大小，PRI和NI并不是同一个概念，不过NI值一定程度上决定了进程的优先级PRI值。PRI(now) = PRI(start) + NI(now)

2.在Linux操作系统中，我们是通过修改nice值的大小来间接调整现在PRI值的大小。PRI反映了进程现在优先级的大小，NI值反映了进程优先级相对初始值的修改程度。

1.5 如何改变进程的优先级

1.5.1 不常用的两种方法

不常用的方法1：通过系统调用接口去调整进程的优先级。例如下面这个系统接口，具体有哪些接口和如何使用这些系统接口，可以查询CSDN等博客以及Linux中的man手册。

 不常用的方法2：使用renice指令去调整进程优先级

1.5.2 使用top指令

我们首先获取检测到一个正在运行进程的PID，然后我们就可以根据这个获取到的PID，使用top指令来调整这个进程的NI值，从而间接修改这个进程的PRI优先级大小。

 1. 获取欲修改优先级进程的PID

 2. 使用top指令

下面我们在top指令状态下调整NI值从而调整PRI优先级。

3. 首先输入 r ,表明我们要调整优先级。

4. 然后输入进程的PID值(如29844)，表面我们要针对的是29844该进程。

5. 在set value之后，输入想设置的NI值。如输入5，表明把NI设置为5，则该进程的PRI值就修正为85。

 输入r键  ->  输入进程PID(29844)  ->  输入新NI值(5)。

NI设置为5，则该进程的PRI值就修正为80+5 == 85，这个进程的优先级就降低了。

 我们再举几个例子：

设置NI(nice值)为8 ，我们看一看进程 PRI : NI 会不会变成 88 ：8。

NI的范围是 -20--19 ， 那我们如果把NI值设置超过这个范围会发生什么呢？例如我们如下把NI设置为20，超过这个NI的范围。

可见，当我们设置NI值超过最大值19时，如设置NI为20,21,22,30,100...比19大的值，NI值只会设置为最大的19，PRI值也最大只能到99，此时该进程的优先级也达到系统中的最低。

同样的，NI值最小只能为-20，我们设置NI比-20还小，如-21,-22,-23,-25,-30,-40,-100...比-20小的值，NI值也只会设置为最小的-20，PRI值也最小只能到60，此时该进程的优先级也达到系统中的最高。

1.6 补充知识

问题一：为什么nice值(即优先级)是一个较小的取值范围？

我们可以通过调整Nice值，来调整优先级PRI。可是Nice值为什么要是一个相对比较小的范围（NI ：-20 -- 19）呢？这样的话PRI优先级可取的范围就只有40个等级了，为什么不可以让(NI范围)优先级PRI的取值范围变大呢？

这是因为，无论优先级怎么设置，也只能是一种相对的优先级，而不能出现绝对的优先级。如果优先级可以设置为较大的范围，会出现很严重的“进程饥饿”问题。

比如在食堂打饭的时候，有人插队，有人被插队，那就是这个人在调整TA的优先级。如果一个人可以设置的优先级范围很大（假设-1亿--1亿），可以任意设置自己的优先级，则超过别的低优先级的进程的几率就会变大，也就是说现在一堆人都可以任意的插队，范围过大，则他们这一堆调整优先级的可以插队的人就都可以插我的队，因为我相较于他们的优先级都变低，就会很可能导致这些进程长时间得不到CPU资源，就会出现进程饥饿问题。

所以在Linux操作系统中，nice值(即优先级)的范围只有40个等级，这就很好的防止了优先级取值范围过大，进程饥饿问题出现的问题。

再补充一点，在Linux操作系统中，有一个调度器，其功能是较为均衡的让每个进程享受到CPU资源，就是让插队现象出现的食堂打饭场景中，让大家都能吃到饭！调度器可以让一个进程往前插，往前先打饭，不能让一个进程由于优先级太低而一直被插队，而导致该进程"饥饿"。

nice值(优先级)较小范围的设置，以及调度器机制，可以让进程的优先级更为均衡，以至不会出现严重的“进程饥饿”问题。

补充知识2 进程所具有 的性质

1. 竞争性

系统之中有很多的进程，每个进程的运行都想要使用CPU资源，不然就只能在CPU的等待队列中排队等待，而CPU只有少量或一个(单核CPU)，所以进程与进程之间天然具有竞争属性。各个进程为了合理的分配有限的资源，规定先后排队先后享用CPU的顺序，所以就有了优先级这个概念。

2.独立性

进程与进程之间，相互独立，互不干扰，各自独享各种资源。

3.并行

多个进程在多个CPU下分别，同时在运行，这个称为并行。

4.并发

多个进程在一份CPU下，采用快速的进程切换的方式，进行多次的每次短时间片的执行。在一段时间内，让多个进程都得以推进，称之为并发。

5.并行vs并发

不过这里需要说明一点：我们现在的CPU并不存在真正的并行，不是在同时运行，我们的电脑一般是单CPU，都没法做到真正的并行，虽然你看起来是多个进程在同时运行，即可以一边打开CSDN，也打开网易云音乐听摇滚，同时也可以QQ聊天，但是这不过是进程在CPU上快速切换实现的，这其实是并发！！！并行是在任何一个时刻，都有两个及以上的进程在运行，并发是一个时间段内，多个进程的推进。