Linux学习之路 -- PCB介绍 -- 进程优先级

1、什么是优先级？

进程需要某一种资源，而系统要通过特定的方式来决定谁先获得这些资源，而系统的做法就是给不同的进程安排不同的优先级。让优先级高的进程先享有一些资源。

2、为什么要有优先级

因为资源的缺乏，所以系统的才会设置优先级来安排哪一个进程先享有某些资源。在我们的电脑上可能只有一块cpu。但是，我们可能有上百个进程需要运行，这时候cpu资源就变得很紧缺了，所以我们就需要用优先来确定哪些进程可以先享有这些资源。

3、在Linux中的优先级

这里我们可以用一段简单的代码看看liunx系统中的优先级。

运行这段代码，并用ps -al 命令查看进程状态（这里ps -al 命令其实就是显示该用户运行的进程的情况）

这里右侧就是ps命令的执行结果，其中，我们可以看到一列PRI，这个就一般就可以看作linux系统下的优先级，而在我们的进程的task_struct里面，PRI其实就是一个整数。而这个整数默认一般都是80。（在其他操作系统中，默认值可能略有不同）。

在linux系统中，这个优先级是可以被修改，而linux的优先级的范围区间是[ 60 , 99 ]，这里面有40个优先级，而这个表示优先级的数字越小，优先级越高。而在linux默认的优先级值是80(这里的PRI是内核调度器根据nice值来计算的，nice值的取值范围是[-20,19]，这个nice是优先级的修正值。但是需要注意的，系统的PRI不一定是80，不同系统的PRI可能不同，这个值的计算也受多种因素的影响，主要分为这几个：

nice值：这是用户可以通过nice命令设置的一个值，用于调整进程的优先级。nice值的范围是从-20到19，其中-20表示最高优先级（对于普通用户），19表示最低优先级。nice值越高，进程的优先级越低。
进程的调度类：Linux支持实时（RT）和标准（SCHED_OTHER）两种调度类。实时进程通常具有较高的优先级，可以抢占标准进程的CPU时间。
进程的状态：如等待（sleeping）、运行（running）、阻塞（blocked）等。不同的状态可能会影响进程的调度优先级。
进程的调度策略：Linux有多种调度策略，如CFS（Completely Fair Scheduler）、RR（Round Robin）等。不同的策略会对进程的优先级有不同的处理方式。（CFS其实算一个进程调度器，其调度策略是公平的，每个进程都可以得到公平的CPU时间）
CPU亲和性：进程可以绑定到特定的CPU核心上，这可能会影响其优先级。绑定到高优先级核心的进程可能会获得更多的CPU时间。
进程的优先级队列：在某些调度策略中，如CFS，进程会被分配到一个优先级队列中。队列的优先级会影响进程的调度顺序。
进程的调度权重：在某些调度策略中，如CFS，每个进程都有一个调度权重，这会影响进程的调度优先级。
CPU负载：如果系统处于高负载状态，调度器可能会调整进程的优先级以保证系统的稳定性和响应性。
系统配置：系统管理员可以通过修改系统配置文件（如/etc/sysctl.conf）来全局性地调整进程的优先级。

)

如果我们需要修改修改优先级，我们就可以根据上面的影响因素来对优先级进行调整（这里一般不建议随意调整），这里只介绍通过nice值调整优先级，其他方法可自行查阅（通过将进程调整为实时调度策略，cpu亲和性，修改系统文件改变进程调度权重等等）

这里我们可以先运行一个程序

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>int main()
{while(1){printf("I am a process, pid:%d\n,",getpid());sleep(1);}return 0; 
}

然后打开top监视窗口，按R键，此时光标闪动的地方就是需要输入我们想要修改的进程的PID.

然后修改我们的nice值，输入10（意思就是让这个进程的优先级增加10）

此时我们就会发现，修改完后的PRI变成了90，NI（nice值）变成了10。这里的PRI = PRI(old) + nice ，需要注意的是，这里的nice值是覆盖式写入，意思就是第二次假如我输入的是-10，那这里的NI，就会变成-10，而不是0。同时，这里old也一直是80，所以第二次修正nice值后，PRI是变成了70，而不是由第一次的90变为80。

测试优先级的极值：我们可以测试一下当前进程的最大和最小优先级，这里我们直接把nice值输入成100，然后观察结果

这里我们可以看见，PRI最多就增长到99就停止了，而NI也没有变成100，而是变成19。同理，我们可以测出PRI最小减少到60就停止了，NI最小也就是-20。那这里为什么我们要对这些进程的优先级做一个限制呢? 如果我们的优先级不被限制的话，有人为了让自己的优先级更高，会无限制地调低优先级。而优先级更高地进程是能更快地享受CPU资源的，如果把用户把个人的进程优先级设置太高，就会造成常规进程迟迟无法享有CPU进程，这也叫做进程饥饿状态。

希望文章内容能对你有些许帮助，文中如有不当之处，还望各位大佬指正，谢谢!!!