【Linux】进程优先级

一、什么是进程优先级

什么是优先级：获得某种资源的先后顺序，比如排队的本质就是在确认优先级，打饭的窗口排队，按顺序形成的优先级依次打饭，获取资源：午餐。

为什么需要优先级：本质是目标资源比较少，需要排队使用，饭堂只有一个打饭窗口，需要人们排队取餐。

系统中的进程调度也一样，因为 CPU 的数量较少，远远不能满足一个进程独占一个CPU的需求，因此需要指定进程优先级，排队使用CPU。

二、如何查看进程优先级 PRI

系统中启动的进程优先级，默认为 PRI = 80。

（1）命令 ps -la：查看当前系统中正在运行的进程的运行状态

如下：我们启动一个进程 test1，看到该进程优先级 PRI = 80

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（2）命令 ps -la | head -1; ps -la | grep test1 ：单独筛选查看进程名为 test1 的进程状态

该命令用于单独查看进程名为 test1 的进程，可以分为两部分理解：

1. ps -la | head -1：显示 ps -la 命令输出的第一行（通常是表头信息）。

   框框中的就是表头：展示信息

2. ps -la | grep test1：筛选 ps -la 命令输出中包含字符串 test1 的行。

​ grep test1 ：用于筛选进程名为 test1

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三、nice 值：修改进程优先级

1、查看 nice 值

命令 ps -la：

2、进程优先级 PRI 的计算原理与 nice 值的调整范围

在 Linux 中，进程优先级 PRi 的计算公式：最终的 PRI = 默认的 PRI（80） + nice 值

因为 默认的 PRI（80） 一般不会改变，因此用户可以通过修改 nice 值，间接修改一个进程的优先级。

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系统默认的 nice 值是 0， nice 值的范围通常是从 -20（最高优先级）到 19（最低优先级），一共 40 个级别，因此调整 nice 值的范围为 [-20，19] ，若越过这个范围，系统只会保留规定范围的上下限值（如将 nice 值修改为 100， 系统只会保留下限值： 19 ）。

因为优先级数值越小，优先级越高，因此：

• 要提高优先级（即减小 nice 值），请输入一个负数。
• 要降低优先级（即增大 nice 值），请输入一个正数。

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下面是三种修改 nice 值的方式：

3、三种修改 nice 值的方式

（1）命令 nice -n [nice值] [进程名字] ：设置一个还未启动的，新进程的初始优先级

通过该命令调整名为 myrocess 进程 的 nice值 ，使该进程的优先级降低 5 ，例如：

nice -n 5 myrocess

（2）命令 renice -n [nice值] -p [pid] ：更改已经在运行的，指定 pid 的进程的优先级

通过该命令调整 pid = 1234 的进程 的 nice值 ，使该进程的优先级降低 10 ，例如：

renice -n 10 -p 1234

（3）命令top + 命令 r ：进入重设优先级模式

命令top ：进入一个交互式的系统监视工具

命令 r ：进入重设优先级模式，并根据提示输入需要重设优先级的进程 pid （注意要使用键盘上方的一行数字输入，如果使用小键盘输入数字无效），然后根据提示输入一个 nice 值来调整该进程的优先级，最后回车。

四、答疑解惑

1、为什么不能直接修改 PRO，而是通过修改 nice 值间接修改进程优先级

限制用户权限：直接修改 PRI 可能会导致用户滥用权限，使得某些进程占用过多的系统资源。通过 nice 值，系统可以限制用户调整优先级的程度（如 nice 值是由一个规定范围的）。

系统调度的复杂性：因为 PRI 值不仅受 nice 值影响，还受其他因素影响（如进程的状态、I/O 请求、内存使用情况等），Linux 内核的调度算法会根据这些因素进一步综合的调整进程优先级 PRI 。

系统 nice 值相当于提供给用户一个简化的接口来调整优先级，用户不需要深入理解内核调度算法。通过调整 nice 值，系统会自动计算出相应的 PRI 值，从而影响进程的调度。这种方法既简单又可靠，同时也保证了系统的稳定性和公平性。

2、为什么系统会限制 nice 值的范围与修改次数

系统的表现：

系统规定 nice值 范围为 ：[-20, 19]

系统只允许普通用户修改进程 nice 值的次数，一般为1~2次：如在 top 中修改进程优先级，若修改 nice值 2 次以上，就会报错

为什么会被限制

和 系统稳定性与安全性 有关

• 资源分配：如果允许用户随意调整 nice 值，可能导致某些进程占用过多资源，从而影响系统的整体稳定性。

• 防止滥用：限制 nice 值的调整次数和幅度可以防止用户滥用优先级调整功能，避免对系统造成不必要的负担。

• 权限管理：通过限制普通用户的 nice 值调整能力，可以增强系统的安全性，防止恶意用户通过调整优先级来影响系统运行。

  有些人会恶意写入并运行某些恶意程序，抢占CPU资源，影响其他程序如系统的正常运行

五、进程的并行与并发

可以通过本篇博客先了解一下进程的并行和并发：【Linux】并行与并发（含时间片）-CSDN博客

进程的并行与并发运行，是一个很好的例子证明：系统指定进程优先级来调度进程顺序的优势

例如在并发执行的场景中，操作系统通过调度算法来决定哪个进程何时获得 CPU 时间。进程优先级在此过程中起到了关键作用：

响应时间优化：通过优先级调度，系统可以优先执行关键任务或高优先级任务，从而减少响应时间。

资源公平分配：通过调整优先级，系统可以在多个任务之间实现资源的公平分配。

防止饥饿现象：优先级调度可以防止某些进程长时间得不到执行的机会，从而避免饥饿现象。

什么是进程饥饿：简单来说，若某些进程优先级过低，进程调度器只会先调用优先级高的进程，若优先级高的进程有很多，特别是用户恶意不停将某些进程调高，将导致低优先级进程迟迟得不到调用，造成进程饥饿（饭堂打饭排队，前面老有人插队，导致你迟迟打不上饭，你就会饥饿）

实际上，本章节在笔试面试中不重要，但是这是我们学习过程中一个重要的拼图！