Linux進(jìn)程優(yōu)先級(jí)和環(huán)境變量詳解

一、進(jìn)程優(yōu)先級(jí)

1、基本概念

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(duì)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。

2、查看以及修改系統(tǒng)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)

在 Linux 或者 unix 系統(tǒng)中，用ps –al命令則會(huì)類似輸出以下幾個(gè)內(nèi)容, 其中：

UID : 代表執(zhí)行者的身份

PID : 代表這個(gè)進(jìn)程的代號(hào)

PPID ：代表這個(gè)進(jìn)程是由哪個(gè)進(jìn)程發(fā)展衍生而來的，亦即父進(jìn)程的代號(hào)

PRI ：代表這個(gè)進(jìn)程可被執(zhí)行的優(yōu)先級(jí)，其值越小越早被執(zhí)行

NI ：代表這個(gè)進(jìn)程的 nice 值，其表示進(jìn)程可被執(zhí)行的優(yōu)先級(jí)的修正數(shù)值。

我們看到我們現(xiàn)在有兩個(gè)進(jìn)程 bash ps 它們的進(jìn)程優(yōu)先級(jí)都是 80，如果我們要修改它們的優(yōu)先級(jí)就要用到 NI 的 nice 值了。

?

P?R?I?(?n?e?w?)?=?P?R?I?(?o?l?d?)?+?n?i?c?e?PRI(new)=PRI(old)+nicePRI(new)=PRI(old)+nice

?

從這個(gè)公式中我們知道 新的 PRI = 老的 PRI + nice 值，但是這個(gè)老的 PRI 的值是指 PRI 最初的默認(rèn)值，例如上面的bash ps 是 80，那么這個(gè) PRI 以后不論怎么改老的 PRI 都是 80，當(dāng)然大多數(shù)進(jìn)程默認(rèn)的 PRI 都是 80。

此外 nice 是有范圍的！其取值范圍是 - 20 至 19，一共 40 個(gè)級(jí)別。
于是下面我們?nèi)L試去更改processC進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)。
注意：將進(jìn)程優(yōu)先級(jí)調(diào)高（即將 nice 值設(shè)置為負(fù)數(shù)）需要 root 用戶進(jìn)行操作！

修改進(jìn)程優(yōu)先級(jí)的 Linux 指令

top命令

進(jìn)入top后按 "r" -> 輸入進(jìn)程 PID -> 輸入 nice 值

按下 “r”

輸入 -20

再次[查看進(jìn)程]的相關(guān)信息：

我們發(fā)現(xiàn)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)確實(shí)改變了，但是我們能改變進(jìn)程優(yōu)先級(jí)有限[ ? 20 , 19 ] [-20,19][?20,19]，因?yàn)檎{(diào)度器不允許我們將一個(gè)進(jìn)程設(shè)置的優(yōu)先級(jí)太高，進(jìn)而導(dǎo)致其他進(jìn)程難以被調(diào)度。

3、一些其他的關(guān)于進(jìn)程優(yōu)先級(jí)的指令和函數(shù)調(diào)用

nice指令,nice 命令的功能是用于調(diào)整進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)，合理分配系統(tǒng)資源。-n 參數(shù)是 nice 值的優(yōu)先級(jí)別，

以 nice 值為 -5 的方式執(zhí)行指定程序

查看進(jìn)程優(yōu)先級(jí)

renice命令可以修改正在運(yùn)行的進(jìn)程的調(diào)度優(yōu)先級(jí)。

renice更改一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程的調(diào)度優(yōu)先級(jí)。第一個(gè)參數(shù)是要使用的優(yōu)先級(jí)值，另一個(gè)參數(shù)被表示為進(jìn)程標(biāo)識(shí)信息。

?

renice?[-n]?priority?[-gpu]?identifier

?

-g, 后面加組的 pgid, 改變一個(gè)組的進(jìn)程優(yōu)先級(jí)
-u, 后面加 user name 或 uid，改變一個(gè)用戶所擁有的進(jìn)程優(yōu)先級(jí)。
-p, 后面加 pid ，改變一個(gè)進(jìn)程的進(jìn)程優(yōu)先級(jí)。

使用renice命令

函數(shù)調(diào)用

在 Linux 中關(guān)于改變進(jìn)程優(yōu)先級(jí)函數(shù)調(diào)用主要有兩個(gè):getpriority() 與setpriority()。

4、與進(jìn)程優(yōu)先級(jí)有關(guān)的一些進(jìn)程性質(zhì)

競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)屬性的。為了高效完成任務(wù)，更合理競(jìng)爭(zhēng)相關(guān)資源，便具有了優(yōu)先級(jí)

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)

二、環(huán)境變量

1、基本概念

環(huán)境變量 (environment variables) 一般是指在操作系統(tǒng)中用來指定操作系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的一些參數(shù)，環(huán)境變量通常具有某些特殊用途，在系統(tǒng)當(dāng)中通常具有全局特性。

如：我們?cè)诰帉?C/C++ 代碼的時(shí)候，在鏈接的時(shí)候，從來不知道我們的所鏈接的動(dòng)態(tài)[靜態(tài)庫]在哪里，但是照樣可以鏈接成功，生成可執(zhí)行程序，原因就是有相關(guān)環(huán)境變量幫助編譯器進(jìn)行查找。

2、和環(huán)境變量相關(guān)的命令

1.env: 顯示所有環(huán)境變量

2.echo: 顯示的變量值 (需要帶上 $ 符號(hào))

3.export: 設(shè)置一個(gè)新的環(huán)境變量，或者將本地[變量提升]成環(huán)境變量。

4.unset: 清除環(huán)境變量

5.set: 顯示本地定義的 shell 變量和環(huán)境變量

3、Linux 中的常見環(huán)境變量介紹

PATH : 指定命令的搜索路徑

例如我們使用的 Linux 中 ls pwd命令，其實(shí)就是一個(gè)個(gè) C 語言寫的一個(gè)個(gè)小程序，為什么我們運(yùn)行自己寫的程序就要用./ + 自己的程序名 ，而我們運(yùn)行l(wèi)s pwd 從來不加./，這就和環(huán)境變量 PATH 有關(guān)了！
我們查看環(huán)境變量可以使用echo $環(huán)境變量命令：

默認(rèn)情況下我們使用的 Linux 指令會(huì)去 PATH 路徑下尋找源程序，由于ls指令的路徑位置就在 PATH 的環(huán)境變量中所以我們可以不用加./
我們現(xiàn)在嘗試將我們的路徑添加到 PATH 環(huán)境變量里面，來讓我們的程序也不需要加./，這時(shí)我們就需要使用一個(gè)新的指令了：export
export令可以將本地變量提升成環(huán)境變量，于是我們將我們的路徑添加到 PATH 中就可以這樣寫：

?

export?PATH=$PATH:你要添加的路徑

?

當(dāng)然我們使用export命令是暫時(shí)將本地變量提升為環(huán)境變量，當(dāng)我們退出云服務(wù)器或關(guān)機(jī)重啟都會(huì)消除export暫時(shí)提升的環(huán)境變量，想要真正的修改我們要修改相應(yīng)的配置文件。

當(dāng)然我們還可以將我們寫的程序拷貝到 Linux 的 PATH 默認(rèn)路徑下，這樣我們也不用使用./了，在 Linux 中，把可執(zhí)行程序，拷貝到系統(tǒng)默認(rèn)路徑下，讓我們可以直接訪問的方式，相當(dāng)于 Linux 下軟件的安裝!

HOME : 指定用戶的主工作目錄 (即用戶登陸到 Linux 系統(tǒng)中時(shí), 默認(rèn)的目錄)

由于 HOME 環(huán)境變量的存在，我們使用相同的命令cd ~卻得到了不同的結(jié)果。

SHELL : 當(dāng)前 Shell, 它的值通常是 / bin/bash。

4、環(huán)境變量的組織方式以及在 C 代碼中如何獲取環(huán)境變量

在 Shell 內(nèi)部，環(huán)境變量其實(shí)是以環(huán)境變量表的方式進(jìn)行維護(hù)的！

此外環(huán)境變量還具有全局性，我們知道我們?cè)?bash 下運(yùn)行的程序其父進(jìn)程都是 bash, 那么 bash 就可以將自己的環(huán)境變量傳遞給子進(jìn)程，并在子進(jìn)程中發(fā)揮作用！

我們來看一段代碼來驗(yàn)證環(huán)境變量具有全局性。

1. C 庫函數(shù)getenv()獲得單個(gè)環(huán)境變量
在看驗(yàn)證代碼之前我們先了解一個(gè)函數(shù)getenv() getenv()是一個(gè) C 庫函數(shù), 它可以獲取一個(gè)環(huán)境變量的內(nèi)容
函數(shù)原型：

函數(shù)的參數(shù)是環(huán)境變量的名稱，返回值是一個(gè)char*字符串記錄了環(huán)境變量里面的內(nèi)容, 如果調(diào)用失敗會(huì)返回 NULL 指針。

實(shí)例代碼

?

#include????
#include???
int?main()
{
????char*?env?=??getenv("USER");//USER是環(huán)境變量
????if(env?==?NULL)
????{
????????perror("getenv?fail:");
????}
????printf("%s
",env);
????return?0;
}

?

代碼輸出結(jié)果

我們?cè)诖a里面多出來的USER變量就是來自 Shell 傳遞給我們的test1c進(jìn)程的環(huán)境變量！

2. main()函數(shù)參數(shù)獲得環(huán)境變量

此外我們我們還可以用main函數(shù)的參數(shù)來獲得所有環(huán)境變量的地址，通過地址我們也能遍歷所有環(huán)境變量

函數(shù)原型

?

int?main(int?argc,?char?*argv[]，?char?*envp[]);

?

在這里我們先不談?wù)摵瘮?shù)的參數(shù) argc *argv[], 我們來談?wù)摰谌齻€(gè)參數(shù)！其中*envp[]是一個(gè)字符數(shù)組指針，指向的是一個(gè)指針數(shù)組，數(shù)組名代表首元素的地址，首元素是一個(gè)字符指針，*envp[]剛好又是指向首元素的指針，故其實(shí)*envp[]其實(shí)是一個(gè)二級(jí)指針！

明白了這些，我們來看下面一段代碼：

?

#include
int?main(int?argc,?int?*argv[],?int?*envp[])
{
????for(int?i?=0;?envp[i]?!=?NULL?;?++i)
????{
???????//打印所有環(huán)境變量，相當(dāng)于 env 命令！
????????printf("envp[%d]-->%s
",?i,?envp[i]);
????}
????return?0;
}

?

可以看到我們確實(shí)打印出了所有的環(huán)境變量，而且這個(gè)環(huán)境變量來自于其父進(jìn)程 bash。

3. C 語言全局變量environ獲得環(huán)境變量

變量詳情：

environ變量是一個(gè)二級(jí)指針與main()函數(shù)參數(shù)的char *envp[]類似。遍歷所有環(huán)境變量也可以這樣寫：

?

#include????????
#include??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????int?main()
{
????extern?char**?environ;
????for(int?i?=0;?environ[i]?!=?NULL;?++i)
????{
????????printf("environ[%d]-->%s
",?i,?environ[i]);
????}
????return?0;
}

?

5、不同用戶的環(huán)境變量是怎么形成的

通過上面的講解我們知道了環(huán)境變量的概念與作用，環(huán)境變量中的每一個(gè)，都有自己的用途: 有的是進(jìn)行路徑查找的，有的時(shí)進(jìn)行身份認(rèn)證的，有的時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)庫查找的，有的是用來進(jìn)行確認(rèn)當(dāng)前路徑等等每一個(gè)環(huán)境變量都有自己的特定應(yīng)用場(chǎng)景。

我們也知道為什么，對(duì)于不同的用戶其環(huán)境變量也并不相同，例如我們上面的 root 用戶的環(huán)境變量與 pan 的環(huán)境變量有的一樣有的不一樣，那么 Linux 是怎樣形成不同的環(huán)境變量的呢？

這里先給出結(jié)論：環(huán)境變量本質(zhì)就是一個(gè)內(nèi)存級(jí)的一張表，這張表由用戶在登陸會(huì)統(tǒng)的時(shí)候，給特定用戶形成屬于自己的環(huán)境變量表。

在我們的家目錄下有兩個(gè)文件叫 .bashrc .bash_profile 在根目錄下有一個(gè)bashrc的文件

打開這些文件看看！

6、main() 函數(shù)的命令行參數(shù)

在前面我們談?wù)撝形覀冋f到過main()函數(shù)的參數(shù)問題，我們還有兩個(gè)參數(shù)沒有談?wù)搃nt argc char *argv[]?，F(xiàn)在我們來討論它們！

由于 C 語言中無法傳遞整個(gè)數(shù)組，所以在函數(shù)中想要獲得數(shù)組元素的個(gè)數(shù)必須在傳參時(shí)就要提前傳遞好，于是其中int argc 就是char *argv[]數(shù)組指針指向的數(shù)組的有效元素個(gè)數(shù)，不包含 NULL。

這個(gè)char *argv[]是一個(gè)數(shù)組指針，其指向的數(shù)組里面存放的都是char *的指針，這些char *的指針指向的內(nèi)容需要我們使用命令行的方式進(jìn)行設(shè)置。

我們先看下面一段代碼：

?

#include????
int?main(int?argc,?int?*argv[])
{
?????printf("argc?=?%d
",argc);
?????for(int?i?=?0;?argv[i]?!=?NULL;?++i)
????{
????????printf("argv[%d]-->%s
",?i,?argv[i]);
????}
????return?0;
}

?

運(yùn)行結(jié)果：

我們 Linux 中l(wèi)s命令有許多參數(shù)如-a -l -d -n，ls本質(zhì)上就是 C 語言寫的一個(gè)程序，它為什么能根據(jù)不同的參數(shù)執(zhí)行不同的功能就是因?yàn)槭褂昧?mian() 函數(shù)的命令行參數(shù)！

　　審核編輯：湯梓紅