【Linux】Linux 的进程优先级 NI 和 PR

一、为什么要有进程优先级？

• 这似乎不用过多的解释，毕竟自从多任务操作系统诞生以来，进程执行占用 cpu 的能力就是一个必须要可以人为控制的事情。因为有的进程相对重要，而有的进程则没那么重要。
• 进程优先级起作用的方式从发明以来基本没有什么变化，无论是只有一个 cpu 的时代，还是多核 cpu 时代，都是通过控制进程占用 cpu 时间的长短来实现的。
  就是说在同一个调度周期中，优先级高的进程占用的时间长些，而优先级低的进程占用的短些。

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二、NI 和 PR

不要混淆了系统中的这两个概念：nice（NI）和 priority（PR），他们有着千丝万缕的关系，但对于当前的 Linux 系统来说，它们并不是同一个概念。
看下面这个命令：

大家是否真的明白其中 PRI 列和 NI 列的具体含义有什么区别？

同样的，如果是 top 命令：

大家是否搞清楚了这其中 PR 值和 NI 值的差别？如果没有，那么我们可以首先搞清楚什么是 nice 值。

什么是 NICE 值？

• NICE 值应该是熟悉 Linux/UNIX 的人很了解的概念了，它是反应一个进程“优先级”状态的值，其取值范围是 -20至19，一共 40 个级别。

• 这个值越小，表示进程 “优先级” 越高，而值越大 “优先级” 越低。

例如，我们可以通过 NICE 命令来对一个将要执行的 bash 命令进行 NICE 值设置，方法是：

[root@zorrozou-pc0 zorro]# nice -n 10 bash

这样我就又打开了一个 bash，并且其 nice 值设置为 10，而默认情况下，进程的优先级应该是从父进程继承来的，这个值一般是 0。
我们可以通过 nice 命令直接查看到当前 shell 的 nice 值：

[root@zorrozou-pc0 zorro]# nice10

 对比一下正常情况：

[root@zorrozou-pc0 zorro]# exit

退出当前 nice 值为 10 的 bash，打开一个正常的 bash，我们查看下其 Nice 值：

[root@zorrozou-pc0 zorro]# bash[root@zorrozou-pc0 zorro]# nice0

• 另外，使用 renice 命令可以对一个正在运行的进程进行 nice 值的调整，我们也可以使用比如 top、ps 等命令查看进程的 nice 值，具体方法大家可以参阅相关 man page。
• 需要大家注意的是，我在这里都在使用 nice 值这一称谓，而非优先级（priority）这个说法。nice 值虽然不是 priority，但是它确实可以影响进程的优先级。
• 在英语中，如果我们形容一个人 nice，那一般说明这个人的人缘比较好。什么样的人算是人缘好呢？往往是谦让、有礼貌的人。
• 比如，你跟一个 nice 的人一起去吃午饭，点了两个一样的饭，先上了一份后，nice 的那位一般都会说：“你先吃你先吃！”，这就是人缘好，这人 nice！但是如果另一份上的很晚，那么这位 nice 的人就要饿着了。
  这说明什么？
• 越 nice 的人抢占资源的能力就越差，而越不 nice 的人抢占能力就越强。这就是 nice 值大小的含义，nice 值越低，说明进程越不 nice，抢占 cpu 的能力就越强，优先级就越高。
  在原来使用 O1 调度的 Linux 上，我们还会把 nice 值叫做静态优先级，这也基本符合 nice 值的特点，就是当 nice 值设定好了之后，除非我们用 renice 去改它，否则它是不变的。
  而 priority 的值在之前内核的 O1 调度器上表现是会变化的，所以也叫做动态优先级。
  什么是优先级和实时进程？
• 我们再来看看什么是 priority 值，就是 ps 命令中看到的 PRI 值或者 top 命令中看到的 PR 值。本文为了区分这些概念，以后：
• 统一用 nice 值表示 NI 值，或者叫做静态优先级，也就是用 nice 和 renice 命令来调整的优先级；
• 而实用 priority 值表示 PRI 和 PR 值，或者叫动态优先级。我们也统一将 “优先级” 这个词的概念规定为表示 priority 值的意思。

在内核中，进程优先级的取值范围是通过一个宏定义的，这个宏的名称是 MAX_PRIO，它的值为 140。
而这个值又是由另外两个值相加组成的，一个是代表 nice 值取值范围的 NICE_WIDTH 宏，另一个是代表实时进程（realtime）优先级范围的 MAX_RT_PRIO 宏。

说白了就是，Linux 实际上实现了 140 个优先级范围，取值范围是从 0-139，这个值越小，优先级越高。nice 值的 -20 到 19，映射到实际的优先级范围是 100-139。
新产生进程的默认优先级被定义为：

#define DEFAULT_PRIO   (MAX_RT_PRIO + NICE_WIDTH / 2)

实际上对应的就是 nice 值的 0。

正常情况下，任何一个进程的优先级都是这个值，即使我们通过 nice 和 renice 命令调整了进程的优先级，它的取值范围也不会超出 100-139 的范围，除非这个进程是一个实时进程，那么它的优先级取值才会变成 0-99 这个范围中的一个。