【Linux系统编程】进程优先级

1. 优先级的基本概念

本篇文章讲解进程优先级，首先我们来了解一下进程优先级的概念：

1. cpu资源分配的先后顺序，就是指进程的优先级（priority）。
2. 优先权高的进程具有优先执行权利。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。

这是优先级的概念

我们之前学习过权限，权限决定的是能不能的问题。比如你想对某个文件进行修改操作，那要看你有没有对应的权限，有的话，你才能做。
而优先级呢是在能做的基础上，决定谁先谁后的问题。
比如我们在学校吃饭，餐厅的窗口数量是有限的，我们去买饭的时候如果人比较多那我们需要排队。那排队的这些学生，它们都可以打饭，但是要有一个先后顺序，那正常情况下排在前面的同学它打饭的优先级就高，可以先打；排在后面的同学优先级就低。

2. 为什么存在优先级

那为什么会存在优先级呢？

资源有限。
就好比我们在学校买饭为什么要排队呢？为什么要有先后呢？
因为窗口的数量有限，如果一个学生一个窗口，那就不用排了。
那进程为什么也有优先级呢？
因为CPU资源有限。

那我们了解了什么是优先级和为什么存在优先级之后，下面我们就来具体看看Linux上进程的优先级是什么样子的：

3. 查看系统进程

在Linux上，使用ps -l命令可以查看当前正在运行的进程列表，并提供关于这些进程的详细信息：

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（进程标识符）
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/PID
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，是进程优先级的修正数据

那这里我们重点要来谈一谈PRI和NI

4. PRI and NI

PRI：

PRI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，也还是比较好理解的，此值越小进程的优先级别越高

NI（NICE）：

nice值，表示进程可被执行的优先级的修正数据
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

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
所以，调整进程优先级，在Linux下，通常就是调整进程nice值
nice其取值范围是-20至19，一共40个级别

5. top命令修改已存在进程的nice值

那下面我们就来演示一下，如何修改进程优先级

我们来写这样一个代码：

死循环打印.，每次printf之后休眠一秒。
这里的fflush函数我们之前进度条那篇文章讲过，这里就不再解释了
然后我们执行这个程序：


它就每隔一秒打印一个点。

那这时：

让这个进程跑起来，然后我们执行ps -al
a选项： 显示终端上的所有进程，包括其他用户的进程。

然后我们就能看到我们的这个myproc进程，它的PRI是80，NI是0

那如果我现在想修改它的优先级，怎么做呢？

这里用到的命令——top
输入一个top，回车

然后输入r（renice）

然后，你要修改那个进程的NICE值，就输入谁的PID，这里myproc的PID是20796

然后，再输入要修改的值，那我这里输入一个-20

但是我们看到这里显示请求被拒绝了。
怎么回事呢？

修改 NI 值时有几个注意事项：

NI 范围是 -20~19。
普通用户调整 NI 值的范围是 0~19，而且只能调整自己的进程。
普通用户只能调高 NI 值，而不能降低。如原本 NI 值为 0，则只能调整为大于 0。
只有 root 用户才能设定进程 NI 值为负值，而且可以调整任何用户的进程。

所以怎么办呢？

我们可以切换成root；或者可以使用sudo提升top命令的权限
所以我们这次输入sudo top
然后同样的操作

这次就成功了。
当然还有一点就是上面说NI 范围是 -20~19。那如果我们设置的时候超出了这个范围，可以吗？
🆗，你输入的值可以超出这个范围比如-30，但是最终的结果还是按-20。不会超过这个范围。

我们再来是一个，我们NICE给个正值，让PRI变大看看：

我们给个100，那PRI真的会+100嘛，当然不行，它超过范围[-20,19]了，所以真实应该是19。
那按照上面说的PRI(new)=PRI(old)+nice
上次我们修改之后PRI是60，那60+19应该是79

我们看看是不是79：

欸，怎么回事，不是79，而是99。

为什么呢？

PRI(new)=PRI(old)+nice
公式确实是这样的，但是这个PRI(old)它的值，一直都是80，虽然上一次我们修改之后它的PRI是60。
但是这个PRI(old)不受影响，它一直都是80。

6. 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。