linux中RH134小结（二）进程优先级
Linux中由于需运行的进程数超过实际具有的物理核心数，所以其运用了时间片技术，操作系统进程通过调度上在每个单核心的CPU上快速的进行进程任务的切换，由于这个切换速度相当快，用户感知不到，从而使用户感觉同时有多个任务同时在运行。执行此切换的LINUX内核部分称为进程调度程序。
系统中运行的每个进程优先范围从 -20 (最高优先级)到 19 (最低优先级)。默认情况下，进程的优先级是 0 (“基本”调度优先级)。优先级比较大的进程(nice 值比较小，最低到 -20)相对优先级比较小的进程(直到 19)将比较频繁地被调度运行，因此就拥有更多的进程周期。一般用户只能降低它们自己进程的优先级别，并限于 0 到 19 之间。超级用户(root)可以将任何进程的优先级设定为任何值。便于理解，我简单画了个图，如下：
一、查看nice值
上面提到的值我们习惯称之为nice (low priority user mode)，我们可以通过两个最常见的命令top、ps查看nice值 。具体示例如下：
1、top查看
[root@361way ~]# top
top - 23:30:07 up 151 days, 23:56, 4 users, load average: 0.10, 0.06, 0.01
Tasks: 88 total, 1 running, 87 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
Cpu(s): 5.5%us, 0.5%sy, 0.0%ni, 93.9%id, 0.2%wa, 0.0%hi, 0.0%si, 0.0%st
Mem: 1019648k total, 944588k used, 75060k free, 221696k buffers
Swap: 0k total, 0k used, 0k free, 308876k cached
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
1 root 20 0 19232 572 276 S 0.0 0.1 0:01.30 init
2 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 kthreadd
3 root RT 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 migration/0
4 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 1:16.64 ksoftirqd/0
5 root RT 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 stopper/0
6 root RT 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:29.00 watchdog/0
7 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 11:43.55 events/0
8 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 cgroup
9 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:03.06 khelper
10 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 netns
11 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 async/mgr
……………………省略
2、ps查看
[root@361way ~]# ps lax
F UID PID PPID PRI NI VSZ RSS WCHAN STAT TTY TIME COMMAND
4 0 1 0 20 0 19232 572 poll_s Ss ? 0:01 /sbin/init
1 0 2 0 20 0 0 0 kthrea S ? 0:00 [kthreadd]
1 0 3 2 -100 - 0 0 migrat S ? 0:00 [migration/0]
1 0 4 2 20 0 0 0 ksofti S ? 1:16 [ksoftirqd/0]
1 0 5 2 -100 - 0 0 cpu_st S ? 0:00 [stopper/0]
5 0 6 2 -100 - 0 0 watchd S ? 0:29 [watchdog/0]
1 0 7 2 20 0 0 0 worker S ? 11:43 [events/0]
1 0 8 2 20 0 0 0 worker S ? 0:00 [cgroup]
1 0 9 2 20 0 0 0 worker S ? 0:03 [khelper]
1 0 10 2 20 0 0 0 worker S ? 0:00 [netns]
1 0 11 2 20 0 0 0 async_ S ? 0:00 [async/mgr]
1 0 12 2 20 0 0 0 worker S ? 0:00 [pm]
5 0 13 2 20 0 0 0 xenwat S ? 0:00 [xenwatch]
1 0 14 2 20 0 0 0 xb_wai S ? 0:00 [xenbus]
……………………省略
ps命令里增加l （long）参数可以查看NI项，即nice优先级值 。通过其内置的sort参数也可以对进程优先级进行排序，如下：
[root@361way ~]# ps axo pid,comm,nice --sort=nice
PID COMMAND NI
321 udevd -4
1 init 0
2 kthreadd 0
3 migration/0 -
4 ksoftirqd/0 0
5 stopper/0 -
6 watchdog/0 -
7 events/0 0
8 cgroup 0
9 khelper 0
10 netns 0
11 async/mgr 0
12 pm 0
3、PRI与NI
细心的同学估计会观察到，无论是top还是ps 里都有一个PRI 项，该值与NI值之间是什么关系呢？
我们可以理解为PRI 值是映射的NI 值， PRI 和 NI 值，都会影响进程执行的优先级 。Priority/PRI 由 OS 内核动态调整，用户不能调整（PRI 值越低，进程执行的优先级越高）；Nice/NI 用户可以自己调整；相互关系：有个一般公式，PRI(new) = PRI(old) + NI ；但是，PRI 是 OS 动态调整的，但是 PRI 的最终值还需要由 OS 分析决定的（虽然 NI 会影响 PRI），详细
在RHCE-134 教材上给出了top PR值与nice的一个对应关系图，PRI 值的范围是RT~39 ，在上面top和ps中的结果我们也看到，top中使用的最小值是RT，ps使用的－100，我们可以理解为其范围是-100~39 。上面也提到PRI是由OS自动调整的，所以两者之间的值，我们也近似的理解为PRI 20 等于NI 0 ，PRI RT 等于NI －20 优先级最高，PRI 39等于NI 19 优先级最低。
二、NI值的调整
NI 值的调整有两个相关指令，分别是nice 和 renice 。nice 命令用于在程序将要运行时，通过该指令改变其运行级别；renice是对于已经在运行的进程的优先级进行调整。
1、nice
由于进程在启动时，默认是通过继承其父进程的优先的级的，所以进程在启动时，优先级值是默认的。通过nice 修改优先级的指令如下：
# nice <command>
或
# nice -n 优先级值 <command>
默认不加-n 指定时，使用的nice级别为10 ，假设这里让一个test.sh 脚本的运行级别为15 ，示例如下：
# nice -n 15 sh test.sh &
2、renice
比如在一个现网环境中，经常会遇到某些进程或资源进入死循环或被入侵式调用时，出现某个用户下的进程大量占用资源，甚至造成主机夯机的情况下，就可以通过增大该进程的nice 级别，使其相关进程排在后面执行。示例如下：
# renice -n 7 $(pgrep nginx)
上面的例子让所有nginx 进程的优先级设为7 。
注：在实际使用中也可以通过top 按r 设置进程的ni 值。
三、总结
更多信息可以查看 nice 、renice 、top、sched_setscheduler 相关的man 手册页面。更底层的东西是通过sched进行实现的，类似的像root用户之所以更换nice值为负，是因为其具有CAP_SYS_NICE 功能权限。
就像最上面我们提到的那样，操作系统（不仅仅是linux）的多任务执行，只不过是表象上的，实际运行中是多个进程共享一个cpu资源并根据需要进行切换使用的。实际应用一般不建议修改nice值 ，该值一般让OS自动去调节即可。比如有一个CPU密集型的运算的进程在执行，如果我们将其nice值设的很低，造成的结果是该进程总是被优先进行，而由于其CPU密集运算，导致CPU长期占用在100%的状态，在该进程执行完成前，其他进程几乎没有机会执行操作。这就会导致系统可能长时间无法响应其他应用调用需求。
