【Linux】进程优先级

1. 优先级概念

优先级是什么

• 首先从名字上我们就不难看出，所有优先级就是先后顺序。进程要访问某种资源，而资源是有限的，进程通过一定的方式进行排队，确认享受资源的先后顺序。

为什么要有优先级

• 如果资源非常的充足话，有必要进行排队吗？确认优先级的本质就是因为资源是有限的，且资源是过少的。大部分的点难电脑的CPU都只有一个，但是却有很多的进程需要使用CPU资源。所以CPU就有运行队列的概念，本质就是定义了进程使用CPU资源的优先级。

Linux下如何实现优先级的

• Linux下的优先级其实和状态是一样的也是在task_struct结构体中的一个整形变量。

2. 查看系统进程

使用ps -la可以以列表的形式显示当前操作系统启动的所有进程。

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

2.1 PRI和NI

在Linux下默认的优先级是80，Linux优先级是可以被修改的。

其中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。

NI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，就是调整进程nice值nice其取值范围是-20至19，一共40个级别，也就是**优先级的范围就是[60,99]（闭区间）。**所以如果我们需要修改优先级并不是直接堆PRI进行修改的，而是通过NI也就是nice值进行修改的。

如果要修改优先级需要执行以下指令：

1. 输入top指令
2. 输入r
3. 输入想要修改进程的pid
4. 输入nice值

1. 输入top命令
   
2. 输入r
   
3. 在红色标记处输入修改优先级的pid
4. 输入nice值

输入nice值为10后。

我们再次重复上述操作，并将nice设置为-10

从这里我们会发现，并没有像我们预期的那样，第一次修改我们的nice是10，所以PRI就会从80变成90，因为PRI(new)=PRI(old) + nice，所以就会变成80。但是第二次我们修改设置nice为-10，PRI并没有变成80，而是变成了70，所以这里我们的结论是：PRI(old)的值一直都是80，每我们堆nice进行设置的时候，他都会以80为参照点，进行修改。

2.2 为什么优先级要加限制

如果优先级不加限制，那么程序员就可能会将自己的进程的优先级设置的很高，设置别人的优先级很低。并且这样也会有一个恶行循环，也就是每个程序员可能都会这样干，那么进程的优先级就可以能在不断的变换，带来的后果就是优先级队列可能会一直在变化，并且如果优先级设置的很高，那么CPU在一段时间内调度你的概率是非常大的，享受资源的概率也是非常的大，导致的调度不平衡，但是后序会有源源不断的进程产生，而常规进程就会长时间的享受不到资源，这种问题就叫做进程饥饿问题。

所以在任何的分时操作系统，调度上都需要较为公平的进行调度。多以操作系统允许你修改优先级，但是必须在可控的范围内进行修改。

3. 重要概念

所以通过上述的优先级概念，优先级设置，以及为什么要对优先级设置范围，我们大致可以得出以下概念。

• 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

而后序的并发，并行也就是我们下一章节需要提到的进程调度与切换的问题。