【Linux】进程优先级 + 环境变量
文章目录
- 前言
- 1. 进程优先级
-
- 1.1 什么是优先级：
- 1.2 如何修改优先级：
- 2. 进程的其他概念
-
- 2.1 竞争性与独立性：
- 2.2 并行与并发：
- 2.3 进程间优先级的体现：
- 2.4 O(1) 调度算法：
- 2.4 进程上下文：
- 3. 环境变量
-
- 3.1 环境变量的概念：
- 3.2 查看环境变量：
- 3.3 修改环境变量：
- 3.4 和环境变量相关的命令：
- 3.5 环境变量的获取：
-
- 3.5 - 1 main函数可以带参数吗？可以带多少？
- 3.5 - 2 传递参数的意义是什么
- 3.6 进程获取环境变量的方法：
-
- 方法一：main函数的第三个参数
- 方法二：通过C语言内部维护的environ
- 方法三：用接口getenv()
- 3.7 我为什么要获取环境变量：
前言
在学完进程状态之后，本章我们将来学习一下环境变量，还有进程优先级等……
本文实验系统：CentOS 7.6~
1. 进程优先级
1.1 什么是优先级：
- 优先级是权限吗？
在之前我们讲解过什么是权限： 传送门
我们这里讲的优先级并不是权限，那么优先级到底是什么呢？
- 如果我们说权限是能不能的问题的话
- 那么优先级就是 — 能！但只不过是先还是后的问题
- 优先级是进程获取资源的先后顺序
- 为什么会存在优先级？
- 排队的本质叫做确认优先级
- 那么排队的最根本原因是 — 资源不够！
系统里面永远都是，进程占大多数，而资源是少数！所以，进程竞争资源是常态！一定需要确认先后！
Linux下的优先级的相关概念和操作（怎么办）：
- Linux优先级的构成：
- priority + nice
我们可以根据自己的需求将进程的优先级进行修改：
- 要更改进程优先级，需要更改不是
pri，而是NI - nice：进程优先级的修正数据！
数字越小，代表优先级越高，数字越大，代表优先级越低。
1.2 如何修改优先级：
我们可以通过代码的方式来对优先级进行修改，但是我们只讲通过修改nice的方式来对进程优先级进行修改。
注意：
- 虽然我们可以对Linux进程的优先级进行修改
- 但是Linux不允许进程无节制的设置优先级
不建议随便改Liunx系统中的优先级，因为我们并不懂调度器的调度算法，随便的更改优先级就是变相的插队，可能让我们自己写的进程优先得到了某种资源，但是可能会打破调度系统的平衡。
每次设置优先级，这个old优先级都会被恢复成为80。
- 修改方式：
- top + r：改优先级。
一个进程的优先级不能被轻易修改，会打破调度器平衡，如果非得设置就必须具备超级用户的权限。
nice值的修改并不是无节制的，是有一定取值范围的：
- nice [-20, 19]
- prio [60，99]
如果nice修改的值超出了指定的修改范围，那么就会取其上、下限。
当我们设置完该进程的pri为60之后，再次对该进程的nice进行修改，此时pri会再次恢复到80！！
- prio = prio_old + nice
2. 进程的其他概念
2.1 竞争性与独立性：
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。
进程在使用资源的时候是不允许别的进程来使用的。竞争方式一：排队。
当一个进程在使用资源的时候,是不允许别的进程也来使用该资源的基本上所有的外设和CPU都是这样子的。
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，进程运行是有独立性的。
进程运行具有独立性，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！
使用STL将对象放到各种容器中，就像在Linux系统当中将PCB放来放去是一个道理。
2.2 并行与并发：
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。
我的电脑是单CPU的，但是我的电脑中有各种进程都可以在跑，这是什么原因？
此时我们不得不清楚一个概念：
多个进程都在你的系统中运行 != 多个进程都在你的系统中同时运行
- 不要以为进程一旦占有CPU， 就会一直执行到结束，才会释放CPU资源！
- 我们遇到的大部分操作系统都是分时的！
操作系统会给每一个进程，在一次调度周期中，赋予一个时间片的概念！ - 在一个时间段内，多个进程都会通过切换交叉的方式，让多个进程代码，在一段时间内都得到推进
- 例如一个进程只能在CPU上执行10ms就要从CPU上扒下来，让其他的进程来执行
- 这种现象，我们叫做并发！
这就是跑死循环不卡死的原因，可能会卡一点，因为存在进程的切换。
操作系统中的一个软件叫调度器帮我们做的将进程放在CPU再扒下来，赋予执行的时长，为什么是这么长时间等等…
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。
如果存在多个CPU的情况，在任何一个时刻，都有可能有两个进程在同时被运行（就是在CPU上运行）
2.3 进程间优先级的体现：
操作系统，就是简单的根据队列来进行先后调度的吗？？有没有可能突然来了一个优先级更高的进程？？
当代计算机都具有的一种机制：抢占式内核！
正在运行的低优先级进程，但如果来个优先级更高的进程，我们的调度器会直接把进程从
CPU上剥离，放上优先级更高的进程，进程抢占。
进程抢占：
有可能进程正在跑，突然来了个优先级更高的进程，操作系统直接就把这个进程扒下来了，让优先级更高的进程来跑。
2.4 O(1) 调度算法：
这里我们就简单介绍一下：
- 允许不同优先级的进程存在
- 相同优先级的进程，是可能存在多个的！
而我们之前学习过数据结构，我们知道队列是先进先出的，是不允许随意插入的，那么优先级如何体现出来呢？
操作系统采用的是哈希的数据结构，哈希复习：传送门
根据不同的优先级，将特定的进程放入不同的队列中！
同时操作系统还做了另外的结构优化，因为存在大量不同优先级的进程，如果遍历哈希表的话就是线性探测，这里则是运用位图来判断所需进程在不在，位图复习：传送门
操作系统会把活跃的进程放在一起，旧的进程放在一起，最后再交换指向两个哈希表的指针，就将两个哈希表交换了。
- swap(active, old) ;
2.4 进程上下文：
CPU一定具有把数据暂时保存起来的能力。
CPU内的寄存器更多是用来保存一些临时数据。
CPU内的寄存器是：可以临时的存储数据，非常少，但是非常重要。
int func()
{
int a = 10 + 20;
return a;
}
int main()
{
int ret = func();
return 0;
}
把a的值放到了寄存器eax里面，用寄存器的方式来充当返回值，把寄存器里面的值mv到ret变量里，也就是把数据从CPU放到了内存里面。
- 当进程再被执行的过程中，一定会存在大量的临时数据，会暂存在CPU内的寄存器中！
我们把进程在运行中产生的各种寄存器数据，我们叫做进程的硬件上下文数据。
- 当进程被剥离：需要保存上下文数据
- 当进程恢复的时候：需要将曾经保存的上下文数据恢复到寄存器中
上下文在哪里保存呢？—— task struct
3. 环境变量
3.1 环境变量的概念：
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。
环境变量的用途：
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。
我们之前学习的各种指令，工具，和可执行文件：
- 都是可执行程序，我们可以将自己写的可执行程序叫指令，系统的指令叫命令程序二进制文件
- 其实大家都可以既叫做指令，又叫做工具, 又叫做可执行程序，都可以
- 其实是一码事…
3.2 查看环境变量：
Linux查看环境变量的方法：
- 而我们自己写的可执行程序为什么要带上路径才能执行，而系统中的命令则是不需要带路径？？
- 系统中是存在相关的环境变量，保存了程序的搜索路径的！
- 系统中搜索可执行程序的环境变量叫做PATH！
解释：
环境变量
PATH里面有多种变量，中间用冒号:分割开，其中我们在执行某个程序时：例如在执行Is时， 当识别到有Is输入时， 会在上面的路径中一个一个的搜索，只要在特定路径下找到了Is，就会执行特定路径下的Is，执行完就停止搜索不再往后走了，换言之PATH就提供了可执行程序搜索的路径。Is或者是很多指令在PATH里面是可以被找到的。
那我们自己写的程序，生成的可执行程序之后，我们也想不通过带路径的方式像指令一样执行它，我们有两种方式：
3.3 修改环境变量：
直接mytest当做指令用，直接将可执行程序执行起来，不带路径：
方法一：直接将可执行程序拷贝到系统当中
一开始不做任何处理：
不建议自己安装，更不建议将自己的指令拷贝到Linux系统的目录下，因为会污染Linux系统的命令池。
第二种：将mytest的所处路径也添加到环境变量里
命令行变量分两种:
- 普通变量
- 环境变重(全局)
定义变量可不仅仅只能在C/C++中，Linux命令行或者系统中也是可以直接定义变量的。
但是定义的是普通变量，通过查看环境变量的方式查看不了。
export导出环境变量，就可以在系统中可以查看的环境变量。
所以我们就可以通过export将环境变量中的PATH给改了，就可以实现不用路径直接执行可执行程序了。
但是不能通过上述方式，因为这样改的话就将全部的PATH给改了，那么其他的指令也就用不成了。
不过我们也不用过于担心，我们在命令行上设置的环境变量具有临时性的，将终端关掉重启就恢复了。
环境变量本身就在内存中存着呢，并不是以文件的方式存在的，改了也不影响，下次登录的时候会重新读取系统的配置文件，重新生成环境变量，如果想让配置的环境变量永久有效的话，是需要更改配置文件的。
- 登录程序会自动执行Linux上的程序，帮我们在bash的上下文当中导出一些变量，这些变量是从文件中来的。
- 可以理解成，就相当于在启动的时候读取配置文件，跟我们写程序一样，将数据读到内存里，然后在内存里env就能查看到对应的环境变量了。
系统中相关配置文件一般在：
正确修改环境变量：
备注：
环境变量轻易不要修改，非要改最好是新增，不要做覆盖。
which是通过环境变量来查找可执行程序的路径。
3.4 和环境变量相关的命令：
- echo: 显示某个环境变量值
- export: 设置一个新的环境变量
- env: 显示所有环境变量
- unset: 清除环境变量
- set: 显示本地定义的shell变量和环境变量
前几个我们已经讲的差不多了，我们来介绍后几个：
- unset：
- set：
aa叫局部变量查不到，可以通过export直接倒成环境变量，此时再查就能查到了。
查看本地变量：
set的环境变量和本地变量都能查到。
3.5 环境变量的获取：
3.5 - 1 main函数可以带参数吗？可以带多少？
我们先来看main函数带两个参数：
#include 将命令行传递给命令行参数：
char* argv[]是个指针数组，而int argc则是指针数组中元素的个数。- 可执行程序和选项都是字符串，最后都以指针数组的方案存在了指针数组中。
- 指针数组中存的是字符串的起始地址
- 最后以
NULL结尾
我们给main函数传递的argc，char* argv[]是命令行参数，传递的是：命令行中输入的程序名和选项！！
具体是哪个字符串的起始地址呢？
这样就传递命令行参数了。
3.5 - 2 传递参数的意义是什么
命令行计算器：
#include 运行结果：
意义：
- 同一个程序，通过传递不同的参数，让同一个程序有不同的执行逻辑，执行结果。
- Linux系统中，会根据不通的选项，让不同的命令，可以有不同的表现！指令中那么多选项的由来和起作用的方式！！
ls -a -l -i不同的选项代表的含义不一样。
那么命令行参数是怎么传递给main函数的呢？？
- 进程控制讲
3.6 进程获取环境变量的方法：
方法一：main函数的第三个参数
#include 打印出来的就是各种环境变量了：
char* env[]也是个指针数组- 数组里的每个元素都是指向一个字符串
- 每个字符串就是一个环境变量
- 最后以
NULL结尾
一个进程是会被传入环境变量参数的，每个进程都是的！！
我们自己的程序跑起来变成进程，这个进程就被调用方传入了环境变量了。
如果一个C语言函数在声明中没有带参数，但是我们强制给其带参的话并不报错。
而且强行传的参数，依旧压栈，依旧形成临时变量，只不过后面没有使用罢了。
给函数定义的时候形参带上void的话，强制传参才会报错。
进程想获得环境变量的第一种方法，那就是main函数的第三个参数，传进来的值就是一个指针数组，就可以通过指针数组的方案来遍历。
方法二：通过C语言内部维护的environ
int main()
{
extern char** environ;
for (int i = 0; environ[i]; i++)
{
printf("%d: %s\n", i, environ[i]);
}
return 0;
}
方法三：用接口getenv()
#include 3.7 我为什么要获取环境变量：
以后有用途，万一有用途~
我们写一个只能自己运行的程序：
#include 
就算是root用户也不能执行！
环境变量是谁给我的呢？？目前谈不清，但是我们可以观察到！