Linux-进程描述之进程优先级与进程创建执行

Posted 2020-09-14 滴巴戈

进程优先级

进程cpu资源分配就是指进程的优先权（priority）。优先权高的进程有优先执行权利。

权限与优先级

　　权限（privilege）是指在多用户计算机系统的管理中，某个特定的用户具有特定的系统资源使用权力，像是文件夹，特定系统指令的使用或存储量的限制。权限是有或没有的问题，而优先级则是在已经具有了权限而讨论权限大小的问题。配置进程优先权对多任务环境的linux很有用，可以改善系统性能。还可以把进程运行到指定的CPU上，这样一来，把不重要的进程安排到某个CPU，可以大大改善系统整体性能。用“ps -l”指令查看系统进程：

　　注意到其中几个很重要的信息，PID（进程的代号）和PPID（父进程的代号）在前面的进程标识符里已经说过。UID代表执行者的身份。什么意思呐？比如说为什么持有身份证才可以在银行办理业务，因为身份证证明了你是中国合法公民，拥有合法权限，你以中国合法公民的身份在柜台办理业务；再比如学生可以在学校里上课、使用教学设施等等，那是他经过一定的手续成为本校的学生，他是以本校学生的身份在学校学习，而老师则以本校教师的身份在学校教书。当我们创建用户时，由我们为新建用户命名和设置密码，同时系统会为我们所创建的用户名关联一个号，就是所谓的用户uid，即用户的身份。通常用户的身份有普通用户和超级用户。进程uid与运行该进程的用户uid相同。PRI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，越早被执行。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。如前面所说，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。

　　由此看出，PR是根据NICE排序的，规则是NICE越小PR越前（小，优先权更大），即其优先级会变高，则其越快被执行。如果NICE相同则进程uid是root的优先权更大。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。到目前为止，更需要强调一点的是，进程的nice值不是进程的优先级，他们不是一个概念，但是进程nice值会影响到进程的优先级变化。如果原来的PRI是50,并不是我们给予一个nice=5，就会让PRI变成55.因为是系统“动态”决定的，所以，虽然nice值是可以影响PRI，但最终的PRI仍要经过系统分析后才能决定。

修改进程优先级

修改进程优先级的命令主要有两个： nice,renice

1、一开始执行程序就指定nice值： nice

# nice -n -5 /usr/local/mysql/bin/mysqld_safe &
linux nice 命令详解
功能说明：设置优先权。
语　　法： nice [-n <优先等级>][--help][--version][执行指令]
补充说明： nice指令可以改变程序执行的优先权等级。
参　　数： -n<优先等级>或-<优先等级>或–adjustment=<优先等级> 　设置欲执行的指令的优先权等级。等级的范围从-20-19，其中-20最高， 19最低，只有系统管理者可以设置负数的等级。

范例一： 用root给一个nice值为-5，用于执行vi，并观察该进程。

# nice -n -5 vi &

注意：

（1）一般用户的nice值为0~19；

（2）root可用的nice值为-20~19；

（3）一般用户仅可将nice值越调越高，如果本来nice为5，则只能调整到大于5的nice：

（4）一般用户仅能调整属于自己的进程nice值。

也就是说，要调整某个进程的优先级，就是“调整该进程的nice值”。

2、调整已存在进程的nice： renice

 renice -5 -p 5200
 #PID为5200的进程nice设为-5
linux renice 命令详解
功能说明：调整优先权。
语　　法： renice [优先等级] [-g <程序群组名称>...] [-p <程序识别码>...] [-u <用户名称>...]
补充说明： renice指令可重新调整程序执行的优先权等级。预设是以程序识别码指定程序调整其优先权，您亦可以指定程序群组或用户名称调整优先权等级，并修改所有隶属于该程序群组或用户的程序的优先权。等级范围从-20–19，只有系统管理者可以改变其他用户程序的优先权，也仅有系统管理者可以设置负数等级。
参　　数：
-g <程序群组名称> 　使用程序群组名称，修改所有隶属于该程序群组的程序的优先权。
-p <程序识别码> 　改变该程序的优先权等级，此参数为预设值。
-u <用户名称> 　指定用户名称，修改所有隶属于该用户的程序的优先权。

范例二 ： 将4222那个PID修改nice为-5。

也可以用top命令更改已存在进程的nice：
 top
 #进入top后按“r”–>输入进程PID–>输入nice值

进程创建执行

当进程执行时，它会被装载进虚拟内存，为程序变量分配空间，并把相关信息添到task_struct中。
进程内存布局分为四个不同的段：
• 文本段，包含程序的源指令。
• 数据段，包含了静态变量。
• 堆，动态内存分区区域。
• 栈，动态增长与收缩的段，保存本地变量。
　　这里有两种创建进程的方法， fork()和execve()。它们都是系统调用，但它们的运行方式有点不同。要创建几个一进程可以执行fork()系统调用。 然后子进程会得到父进程中数据段，栈段和堆区域的一份拷贝。子进程独立可以修改这些内存段。但是文本段是父进程和子进程共享的内存段，不能被子进程修改。
fork函数用于从已存在进程中创建一个新进程，新进程成为子进程，原进程成为父进程。这两个进程分别返回他们各自的返回值，其中父进程的返回值是子进程的进程号，子进程则返回0，因此返回值大于0标识父进程，等于0标识子进程。所以我们可以通过返回值来判定该进程是父进程还是子进程。fork函数创建新进程后的父子进程模型如下：

下面用一个简单程序来观察父子进程之间的运行过程：

该代码运行结果如下：

fork调用的一个奇妙之处就是它仅仅被调用一次，却能够返回两次，它可能有三种不同的返回值：
    1）在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID；
    2）在子进程中，fork返回0；
    3）如果出现错误，fork返回一个负值；

fork出错可能有两种原因：
    1）当前的进程数已经达到了系统规定的上限，这时errno的值被设置为EAGAIN。
    2）系统内存不足，这时errno的值被设置为ENOMEM。
    创建新进程成功后，系统中出现两个基本完全相同的进程，这两个进程执行没有固定的先后顺序，哪个进程先执行要看系统的进程调度策略。

execve()函数创建一个新进程。这个系统调用会销毁所有的内存段去重新创建一个新的内存段。然后，execve()需要一个可执行文件或者脚本作为参数，这和fork()有所不同。注意，execve()和fork()创建的进程都是运行进程的子进程。

　　父进程fork一个子进程之后，在已存在的子进程中调用exec函数启动新的程序。新程序替换了当前进程的文本段、数据段、堆、栈。进程ID不改变。exec函数一共有七个，其中execve为内核级系统调用，其他（execl，execle，execlp，execv，execvp，fexecve）都是调用execve的库函数，我们可以使用7个函数中的任意一个。

函数定义： int execve(const char *filename, char *const argv[ ], char *const envp[ ])；

返回值： 函数执行成功时没有返回值，执行失败时的返回值为-1；

函数说明： execve()用来执行参数filename字符串所代表的文件路径，第二个参数是利用数组指针来传递给执行文件，并且需要以空指针(NULL)结束，最后一个参数则为传递给执行文件的新环境变量数组。

1 #include<unistd.h>   
2 main()   
3 {   
4 　　char *argv[ ]={"ls", "-al", "/etc/passwd", NULL};   
5 　　char *envp[ ]={"PATH=/bin", NULL}   
6 　　execve("/bin/ls", argv, envp);   
7 }  

运行结果为：-rw-r--r-- 1 root root 1659 Feb 27 20:13 /etc/passwd

这与在bin目录下执行 ls -al /etc/passwd 所得到的结果是一样的。

fork是分身，execve是变身。

 exec系列的系统调用是把当前程序替换成要执行的程序，而fork用来产生一个和当前进程一样的进程（虽然通常执行不同的代码流）。通常运行另一个程序，而同时保留原程序运行的方法是，fork+exec。