1、進(jìn)程優(yōu)先級

排隊(duì)的本質(zhì)就是確認(rèn)優(yōu)先級。
優(yōu)先級是什么？它也是PCB中的一個(gè)整型字段，數(shù)值越小，優(yōu)先級越高。是得到某種資源的先后順序。
Linux進(jìn)程的優(yōu)先級數(shù)值范圍：60~99。
Linux中默認(rèn)進(jìn)程的優(yōu)先級都是80。
為什么要有優(yōu)先級？本質(zhì)是資源不足。
談到優(yōu)先級，就不得不說我們以前學(xué)的權(quán)限，它兩區(qū)別是什么呢？
權(quán)限是能不能得到某種資源。優(yōu)先級是保證能申請到某種資源，只不過需要等一等。就如現(xiàn)實(shí)中，我們?nèi)コ燥?，人很多，但是做飯師傅只有那么幾個(gè)，看到能給你做好端上來，只不過是有順序的，講究先來后到。
Linux下進(jìn)程的優(yōu)先級概念：

• cpu資源分配的先后順序，就是指進(jìn)程的優(yōu)先權(quán)（priority）。
• 優(yōu)先權(quán)高的進(jìn)程有優(yōu)先執(zhí)行權(quán)利。配置進(jìn)程優(yōu)先權(quán)對多任務(wù)環(huán)境的linux很有用，可以改善系統(tǒng)性能。
• 還可以把進(jìn)程運(yùn)行到指定的CPU上，這樣一來，把不重要的進(jìn)程安排到某個(gè)CPU，可以大大改善系統(tǒng)整體性能。

1.1 Linux下查看進(jìn)程優(yōu)先級

首先我們先寫一份C語言代碼：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    while(1)
    {
        printf("I am process, pid: %d\n", getpid());
        sleep(1);
    }
    
	return 0;
}

編譯運(yùn)行，我們查看一下該進(jìn)程的優(yōu)先級

ps -la

Linux下進(jìn)程的優(yōu)先級是由兩部分組成的：PRI(priority) + NI(nice)
那么優(yōu)先級可不可以改呢？ 可以，下面我們就學(xué)習(xí)一下怎么改。

1.2 Linux 進(jìn)程優(yōu)先級的修改

修改進(jìn)程的優(yōu)先級，并不是直接修改 PRI 而是修改NI值，從而達(dá)到修改PRI值的。

PRI and NI

• PRI也還是比較好理解的，即進(jìn)程的優(yōu)先級，或者通俗點(diǎn)說就是程序被CPU執(zhí)行的先后順序，此值越小進(jìn)程的優(yōu)先級別越高。
• 那NI呢?就是我們所要說的nice值了，其表示進(jìn)程可被執(zhí)行的優(yōu)先級的修正數(shù)。

這里修改PRI值的公式：PRI(new) = PRI(old) + nice

top命令配合操作更改優(yōu)先級

輸入top命令 -> 輸入r -> 輸入PID -> 輸入nice值 就完成了進(jìn)程優(yōu)先級的修改，我們來試一下：
我們輸入top后回車，來到此界面，再輸入r后就提示我們輸入PID

接下來我們輸入PID：

輸入完P(guān)ID，它提示我們輸入nice值，我們輸入10：

完成后，按q退出。
我們來查看一下13312進(jìn)程的優(yōu)先級有沒有被改：

我們可以看到進(jìn)程的優(yōu)先級已經(jīng)被改，并且nice值確實(shí)也變了。修改后PRI值變大了，意味著進(jìn)程優(yōu)先級順序變小了。
我們在此基礎(chǔ)上來修改一下nice值，這次我們輸入-10，看看優(yōu)先級會(huì)如何變化：

這里顯示將PID為13312的進(jìn)程nice值設(shè)置成-10是不被允許的操作，這是怎么回事？
進(jìn)程的優(yōu)先級修改時(shí)，如果我們只是將優(yōu)先級調(diào)小，普通用戶身份就可以完成。但是如果我們想要調(diào)大，就需要以管理員身份/普通用戶身份提權(quán)來操作，因此我們 top前加sudo 來操作。


這下確實(shí)能修改了，但是我們是在之前的基礎(chǔ)上修改的呀，為什么nice值改為-10后，PRI值卻是70呢？
因?yàn)槊看涡薷腜RI值的時(shí)候，PRI(old)值都是以80為基礎(chǔ)，加上設(shè)置的nice值，得出的數(shù)值再賦給PRI(new)的。
我們再來試試，直接將nice設(shè)置為100，再看看PRI值會(huì)被改為多少。


這里我們發(fā)現(xiàn)，nice值并不是-100，而是-20，這又是為什么呢？
因?yàn)槲覀儍?yōu)先級最高是60，不管我們怎么去調(diào)整，最高60就限制了nice最小只能到-20，只要我們輸入的nice值小于等于-20，都會(huì)被當(dāng)-20來處理。
那么PRI的值最大是99，由此我們可以推測出，nice值最大被限制在19了，輸入nice值大于等于19，都會(huì)被當(dāng)作19來處理。
我們來測試一下：


確實(shí)不出我們所料呀。
我們看到有疑惑，為什么要把優(yōu)先級限定在一定的范圍內(nèi)呢？
os調(diào)度的時(shí)候，要做到公平，較為均衡的讓每一個(gè)進(jìn)程都要得到調(diào)度。因?yàn)閮?yōu)先級可以改，用戶惡意讓自己的進(jìn)程不斷在最前面執(zhí)行，那么容易導(dǎo)致優(yōu)先級較低的進(jìn)程，長時(shí)間得不到CPU資源，導(dǎo)致進(jìn)程饑餓。
總結(jié)：

• PRI值越小越快被執(zhí)行，那么加入nice值后，將會(huì)使得PRI變?yōu)椋?PRI(new)=PRI(old)+nice。
• 這樣，當(dāng)nice值為負(fù)值的時(shí)候，那么該程序?qū)?huì)優(yōu)先級值將變小，即其優(yōu)先級會(huì)變高，則其越快被執(zhí)行。
• 所以，調(diào)整進(jìn)程優(yōu)先級，在Linux下，就是調(diào)整進(jìn)程nice值。
• nice其取值范圍是-20至19，一共40個(gè)級別。
• 需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)的是，進(jìn)程的nice值不是進(jìn)程的優(yōu)先級，他們不是一個(gè)概念，但是進(jìn)程nice值會(huì)影響到進(jìn)程的優(yōu)先級變化。
• 可以理解nice值是進(jìn)程優(yōu)先級的修正修正數(shù)據(jù)。

1.3 競爭 獨(dú)立 并行 并發(fā)

• 競爭性: 系統(tǒng)進(jìn)程數(shù)目眾多，而CPU資源只有少量，甚至1個(gè)，所以進(jìn)程之間是具有競爭屬性的。為了高效完成任務(wù)，更合理競爭相關(guān)資源，便具有了優(yōu)先級。
• 獨(dú)立性: 多進(jìn)程運(yùn)行，需要獨(dú)享各種資源，多進(jìn)程運(yùn)行期間互不干擾。
• 并行: 多個(gè)進(jìn)程在多個(gè)CPU下分別，同時(shí)進(jìn)行運(yùn)行，這稱之為并行。
• 并發(fā): 多個(gè)進(jìn)程在一個(gè)CPU下采用進(jìn)程切換的方式，在一段時(shí)間之內(nèi)，讓多個(gè)進(jìn)程都得以推進(jìn)，稱之為并發(fā)。

調(diào)整系統(tǒng)優(yōu)先級有很多方法，這里我們只說了這一種方式，我們學(xué)習(xí)了本質(zhì)，有了底層的打底，操作再去學(xué)習(xí)就會(huì)變的簡單了，并且輕易我們是不需要去改優(yōu)先級的。

2、進(jìn)程間切換

我們要知道，一個(gè)進(jìn)程并不是占有CPU就一直運(yùn)行，每隔一段時(shí)間，自動(dòng)被從CPU上剝離下來，所以這就會(huì)存在進(jìn)程切換的過程。
Linux內(nèi)核支持進(jìn)程之間進(jìn)行CPU資源搶占的。
如果一個(gè)進(jìn)程的PRI值是80，它正在CPU上運(yùn)行，但是又來一個(gè)進(jìn)程，它的PRI是60，意味著它需要被運(yùn)行，這時(shí)就把PRI為80的進(jìn)程拿下來，先讓PRI為60的進(jìn)程跑，可能此時(shí)時(shí)間還沒到。
所以Linux調(diào)度的原則全程：基于時(shí)間片的輪轉(zhuǎn)式搶占式內(nèi)核。
CPU運(yùn)行的時(shí)間特別快，我們感知不到，在一段時(shí)間內(nèi)，進(jìn)程是高速的的不斷的切換，我們所感知到的進(jìn)程是并發(fā)的。
問題： 進(jìn)程切換的時(shí)候，可能一份代碼并沒有跑完，但是需要切換另外一個(gè)進(jìn)程了，那下一次再運(yùn)行此進(jìn)程的時(shí)候，CPU怎么知道是從哪開始呢？
CPU中有寄存器，eip就是專門記錄程序運(yùn)行到哪一行的。
由此，我們也可以知道，一個(gè)CPU雖然只有一套寄存器硬件，但是寄存器的數(shù)據(jù)不僅僅是一套。寄存器 ！= 寄存器內(nèi)容。并且進(jìn)程切換后，進(jìn)程的數(shù)據(jù)存在CPU的寄存器中。

問題： CPU內(nèi)的寄存器數(shù)據(jù)保存在哪呢？
CPU內(nèi)的寄存器數(shù)據(jù)保存在進(jìn)程PCB中（簡單理解），本質(zhì)：CPU寄存器的內(nèi)容，保存在內(nèi)存中。
保存完之后，寄存器中的數(shù)據(jù)不會(huì)清空，下個(gè)進(jìn)程被調(diào)度運(yùn)行時(shí)，直接覆蓋即可。

3、Linux2.6內(nèi)核進(jìn)程調(diào)度隊(duì)列

這部分是選學(xué)，讀者看自己情況來決定。
下圖就是CPU維護(hù)的運(yùn)行隊(duì)列，我們主要盯著藍(lán)色框和紅色框來看：

3.1 活躍進(jìn)程

首先，我們要知道，Linux下進(jìn)程優(yōu)先級范圍為60~99共計(jì)40個(gè)等級，其次，運(yùn)行隊(duì)列是分活躍隊(duì)列和過期隊(duì)列，他們兩個(gè)的功能后面我們就知道了。

CPU在運(yùn)行時(shí)，會(huì)從上到下去掃描隊(duì)列，優(yōu)先級為n的位置不為空就會(huì)去運(yùn)行它指向的PCB，為空就往后走，去找不為空的位置，直到遍歷完隊(duì)列。

3.2 過期進(jìn)程

問題： 如果CPU正在運(yùn)行隊(duì)列中，運(yùn)行優(yōu)先級為99的進(jìn)程，而現(xiàn)在一個(gè)優(yōu)先級為70的進(jìn)程加載進(jìn)來，會(huì)直接放入活躍進(jìn)程隊(duì)列中，與正在運(yùn)行的隊(duì)列搶占資源嗎？
肯定是不會(huì)的，如果我們不斷加載進(jìn)來進(jìn)程，原本優(yōu)先級低的進(jìn)程，遲遲得不到CPU資源，導(dǎo)致進(jìn)程饑餓！
所以新加載進(jìn)來的進(jìn)程，會(huì)先去過期進(jìn)程數(shù)組按照優(yōu)先級順序排隊(duì)。

在活躍進(jìn)程數(shù)組沒有被全部運(yùn)行完時(shí)，CPU不會(huì)去調(diào)度過期進(jìn)程的數(shù)組，這就保證了公平性。
當(dāng)活躍隊(duì)列的進(jìn)程全部運(yùn)行完后，CPU不是去過期進(jìn)程數(shù)組調(diào)度，而是swap(active, expired)，改變指向后，依然運(yùn)行活躍進(jìn)程數(shù)組。
由此我們也就知道，在進(jìn)程間切換的時(shí)候，我們就是把換出的進(jìn)程放入了過期進(jìn)程的數(shù)組中，等待CPU下一次的調(diào)度。

4 main函數(shù)參數(shù) — 命令行參數(shù)

main函數(shù)是有兩個(gè)參數(shù)的，int argc，char* argv[]。
我們來介紹一下：

int main(int argc, char* argv[]);
// 這兩個(gè)參數(shù)叫做命令行參數(shù)
// argv是一個(gè)數(shù)組，類型是char*，也就是指針數(shù)組
// argc表示這個(gè)數(shù)組的元素個(gè)數(shù)

我們現(xiàn)在還不知道這個(gè)數(shù)組中存放的是什么內(nèi)容，我們在Linux下寫一個(gè)main函數(shù)，打印一下數(shù)組內(nèi)容看看：

#include <stdio.h>

int main(int argc, char* argv[])
{
	int i = 0;
    for( ; i < argc; i++)
    {
        printf("argv[%d]: %s\n", i, argv[i]);
    }
    
	return 0;
}

我們發(fā)現(xiàn)，它把我們的命令打印出來了，我們多寫點(diǎn)看看如何。

這里原來是把我們的命令以空格分割開，存入到字符串指針數(shù)組中的！

問題： 那是誰把命令放入到數(shù)組中的？
將命令行輸入的字符串放入數(shù)組是os干的。

4.1 利用main函數(shù)的參數(shù)實(shí)現(xiàn)一個(gè)計(jì)算器

既然main函數(shù)可以拿到命令行輸入的字符串，那我們可以用其寫出一個(gè)簡易的計(jì)算器，代碼如下：

#include <stdio.h>                                                                                                              
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
 
int main(int argc, char* argv[]) // argc代表參數(shù)個(gè)數(shù)，argv是字符串?dāng)?shù)組參數(shù)
{
    // 簡易版計(jì)算器
    if(argc != 4)
    {
        printf("Use Error!\nUsage %s op[-add|-sub|-mul|-div] d1 d2\n", argv[0]);
        return 0;
    }
 
    // 將字符數(shù)字轉(zhuǎn)為
    int x = atoi(argv[2]);
    int y = atoi(argv[3]);
    int result = 0;
    // 你的程序一定有4個(gè)命令行參數(shù)，第一個(gè)是程序名
    if(strcmp("-add", argv[1]) == 0)
    {
        result = x + y;
        printf("%d + %d = %d\n", x, y, result);
    }
    else if(strcmp("-sub", argv[1]) == 0)
    {
        result = x - y;
		printf("%d - %d = %d\n", x, y, result);
    }
    else if(strcmp("-mul", argv[1]) == 0)
    {                                                                                                                           
        result = x * y;
        printf("%d * %d = %d\n", x, y, result);
    }
    else if(strcmp("-div", argv[1]) == 0)
    {
        if(y == 0) printf("%d / %d = error! div zero\n", x, y);
        else 
        {
            result = x / y;
            printf("%d / %d = %d\n", x, y, result);
    
        }
    }
    else 
    {
        printf("Use Error!\nThe second parameter should is [-add|-sub|-mul|-div] !\n");
        return 0;
    }

    return 0;
}

使用方法：
1、先輸入可執(zhí)行程序；
2、第二個(gè)字符串輸入 -add/-sub/-mul/-div；
3、第三個(gè)，第四個(gè)輸入操作數(shù)；

4.2 模擬實(shí)現(xiàn)touch命令

在使用完我們寫的計(jì)算器后，有沒有感覺到，跟我們的Linux下指令很類似。
比如：ls命令，我們可以配選項(xiàng)：ls -l -a。
這些指令就是用C語言寫的，加上一些選項(xiàng)在顯示器上顯示不同結(jié)果，它們的本質(zhì)不就是用到了命令行參數(shù)么。
下面我們自己在實(shí)現(xiàn)一份touch指令代碼：

#include <stdio.h>

int main(int argc, char* argv[])
{
    if(argc != 2) // 輸入的字符串不規(guī)范
    {
        printf("touch missing file operand!\n");
        return 1;
    }

    FILE* fp = fopen(argv[1], "w"); // 以"w"方式打開，當(dāng)文件不存在時(shí)，會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建                                                
    if(fp != NULL)                                          
        fclose(fp);                                         
                                                            
    return 0;                                               
}        

我們使用自己寫的touch來創(chuàng)建文件試一下：

5、環(huán)境變量

系統(tǒng)中有很多的環(huán)境變量，我們可以使用 env 命令來查看一下：

其他我們不知道，今天我們挑著來學(xué)幾個(gè)。

5.1 PATH的認(rèn)識

我們命令行參數(shù)算是學(xué)明白了，但是大家有沒有想過這樣幾個(gè)問題。
問題：

• 為什么我們寫出來的程序在執(zhí)行的時(shí)候需要加 ./
• 為什么在執(zhí)行系統(tǒng)的指令的時(shí)候不需要加 ./

執(zhí)行一個(gè)程序的前提是先找到這個(gè)可執(zhí)行程序，我們寫的程序在執(zhí)行的時(shí)候，加上 ./ 本質(zhì)是告訴bash在當(dāng)前目錄下找該程序。
系統(tǒng)指令也是 C/C++ 寫出來的程序，那為什么系統(tǒng)指令不需要加呢？
一般的系統(tǒng)指令我們可以直接用，也可以加上它的路徑執(zhí)行：

這里系統(tǒng)指令不用加 ./ 就得提一下一個(gè)概念了：環(huán)境變量。
記錄系統(tǒng)當(dāng)中默認(rèn)搜索路徑的環(huán)境變量叫做：PATH（一般環(huán)境變量名是全大寫的）。
在執(zhí)行系統(tǒng)指令時(shí)，系統(tǒng)會(huì)去PATH中找當(dāng)前的可執(zhí)行程序在不在這些路徑中，如果在正常執(zhí)行，不在就報(bào)錯(cuò)。
查看環(huán)境變量內(nèi)容指令：

echo $xxx  // 例如查看PATH，echo $PATH

這些路徑按 : 分割開
先在/usr/local/bin找，沒有去下一個(gè)路徑找，找到執(zhí)行，沒找到繼續(xù)下一個(gè)，找完都沒有就返回錯(cuò)誤信息。
因?yàn)槲覀冏约旱目蓤?zhí)行程序并不在這些路徑中，所以我們的可執(zhí)行程序在執(zhí)行的時(shí)候需要加上 ./ 來執(zhí)行。

5.2 修改環(huán)境變量PATH

想要我們自己的程序像系統(tǒng)指令一樣運(yùn)行，我們可以將可執(zhí)行程序的路徑追加到環(huán)境變量PATH中去！
命令如下：

PATH = $PATH:要添加的路徑

注意： 這里不能直接等于要添加的路徑，直接等于就會(huì)覆蓋掉原本的PATH，因?yàn)槲覀円凑丈厦孀芳拥男问降膩韺憽?br>
此時(shí)，我們再去運(yùn)行我們自己的mytouch程序就不用再帶 ./ 了。我們來試試：

注意： 默認(rèn)更改環(huán)境變量，只限于本次登錄，重新登陸，環(huán)境變量自動(dòng)被恢復(fù)。想要一勞永逸，可以將自己的可執(zhí)行程序放入到默認(rèn)的路徑中（這個(gè)過程就做程序安裝）。

5.3 HOME的認(rèn)識

問題： 大家有沒有疑惑過，我們在登錄xshell的時(shí)候，我們以不同身份登錄，進(jìn)入的是不同的目錄呢 ？

問題：

• 憑什么普通用戶，登錄后默認(rèn)所處的目錄是/home/XXX ?
• 憑什么root，登錄后默認(rèn)所處的目錄是/root ?

因?yàn)橄到y(tǒng)中有一個(gè)環(huán)境變量HOME，在我們輸入用戶名與密碼的時(shí)候，識別出登錄者身份，初始化HOME，它能識別出登錄者是普通用戶還是root，并完成正確的初始化。

系統(tǒng)在登錄的最后一刻，cd HOME所記錄的路徑，因此就實(shí)現(xiàn)了不同身份，進(jìn)入不同的目錄。
總結(jié)：
1、輸入用戶名 && 密碼；
2、認(rèn)證；
3、形成環(huán)境變量（不止一個(gè)）；
?3.1 根據(jù)用戶名，初始化 HOME=/home/XXX
4、最后，cd $HOME。

5.4 如何獲取環(huán)境變量

我們知道了環(huán)境變量，以及查看環(huán)境變量命令，加之對HOME這個(gè)環(huán)境變量的學(xué)習(xí)后
我們明白了，系統(tǒng)中會(huì)存在大量的環(huán)境變量，每一個(gè)環(huán)境變量都有自己的特殊用途，用來完成特定的系統(tǒng)功能！
問題： 那么如何獲取環(huán)境變量呢？
我們這里講一個(gè)函數(shù)，getenv()，并配合一個(gè)場景來講。

這里講了，getenv()函數(shù)是以變量名來查找的，返回相應(yīng)的字符串指針。
我們是不是可以按照用戶名來對用戶做甄別，不同用戶去執(zhí)行不同的代碼。
假如，我們寫一段代碼，只想讓root來執(zhí)行，普通用戶不能執(zhí)行：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
	char* user = getenv("USER"); // 獲取環(huán)境變量USER的內(nèi)容
	if(strcmp(user, "root") == 0)
    {
        printf("myself command!\n");
    }
    else
    {
        printf("%s是一個(gè)非法用戶！\n", user);
    }
    
	return 0;
}

編譯后我們以普通用戶身份運(yùn)行：

我們再切換到root身份運(yùn)行：
在這里插入代碼片文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-810166.html

到了這里，關(guān)于[Linux 進(jìn)程(三)] 進(jìn)程優(yōu)先級，進(jìn)程間切換，main函數(shù)參數(shù)，環(huán)境變量的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！