进程优先级

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进程优先级

获取某种资源的先后顺序，排队的本质就是确认优先级。

一、基本概念

cpu资源分配的先后顺序，就是指进程的优先权（priority）。
优先权高的进程有优先执行权利。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。

二、为什么要有优先级？

1. 保障系统核心功能的稳定性

操作系统的核心进程（如内核进程、内存管理、硬件驱动） 是整个系统运行的基础，一旦它们被抢占资源或延迟执行，可能导致系统卡顿、崩溃甚至死机。

例 1：Windows 的 “System” 进程（管理硬件交互）、Linux 的 “systemd” 进程（初始化系统），优先级远高于普通应用 —— 即使你同时开着游戏、视频，这些核心进程也能优先获得 CPU 时间，确保硬件正常响应。
例 2：杀毒软件的 “实时防护进程”，需要优先监控文件操作（如防止病毒写入），若优先级过低，可能出现 “病毒已感染文件，防护进程才开始扫描” 的滞后问题，威胁系统安全。

简言之：优先级是 “保护系统底线” 的机制，确保关键进程不被 “非关键进程” 挤占资源。

2. 满足实时任务的响应需求

很多场景下，部分进程需要毫秒级甚至微秒级的响应（即 “实时性需求”），延迟会直接导致功能失效或损失。

工业场景：工厂的 “设备控制进程”（如控制机械臂精准定位），若优先级低，机械臂可能延迟动作，导致产品报废或设备碰撞。
消费场景：视频会议的 “音频编码进程”，需要优先处理麦克风输入 —— 若被后台下载进程抢占 CPU，会出现 “你说话 1 秒后，对方才听到” 的卡顿，影响沟通体验。

这类 “实时进程” 必须通过高优先级，确保调度器 “优先调用”，避免因资源等待产生延迟。

3. 优化用户交互体验

用户使用电脑时，当前正在操作的 “前台进程”（如正在编辑的 Word、正在玩的游戏） 是用户感知最直接的，若它们优先级低，会出现 “点击按钮没反应”“游戏掉帧” 等问题，严重影响体验。

反例：若后台 “文件备份进程” 与前台 “游戏进程” 优先级相同，备份会占用大量 CPU 和磁盘 IO，导致游戏帧率从 60 帧骤降到 20 帧，用户无法正常游玩。
正例：主流操作系统（Windows/macOS/Linux）都默认 “前台窗口进程优先级 + 1”—— 当你从浏览器切换到 Excel 时，Excel 的优先级会临时提升，确保你输入文字、点击按钮时 “即时响应”，而浏览器则降为后台优先级，仅维持基础刷新（如网页视频播放）。

优先级通过 “向用户当前关注的进程倾斜资源”，让系统行为更符合 “用户预期”，提升交互流畅度。

4. 提升资源分配效率

系统中存在大量 “低价值进程”（如后台下载、日志记录、自动同步），它们对 “实时性” 和 “交互性” 需求极低，即使延迟几分钟执行，也不会影响用户或系统。

例：云盘的 “后台同步进程”（如同步本地照片到云端），可以在 CPU 空闲时（如你没操作电脑时）再执行 —— 若它优先级过高，会在你工作时占用带宽和 CPU，导致网页加载慢、文档保存卡。
调度逻辑：操作系统的 “调度器” 会根据优先级分配 CPU 时间片（即 “CPU 给进程的执行时间”）：高优先级进程获得更多、更长的时间片，低优先级进程则在 “高优先级进程空闲时” 再执行，避免资源被 “低价值任务” 浪费。

简言之：优先级是 “优化资源利用率” 的工具，让有限的 CPU / 内存，优先分配给 “价值更高” 的进程。

总结：进程优先级的本质

进程优先级的核心是 “按‘重要性’和‘需求’分配资源” —— 它不是 “歧视低优先级进程”，而是在 “资源有限” 的前提下，平衡三大目标：

保障系统核心稳定（关键进程不崩溃）；
满足实时任务需求（紧急进程不延迟）；
优化用户交互体验（前台进程不卡顿）。

没有优先级的调度，会变成 “所有进程平等竞争资源” 的 “无序状态”：系统可能因核心进程被挤占而崩溃，实时任务因延迟失效，用户操作因前台进程被抢占而卡顿 —— 这正是操作系统必须设计优先级的根本原因。

三、如何进优先级的设置

运行编译运行代码：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main
{
    while(1)
    {
        printf("我是一个进程，我的pid:%d,ppid:%d\n",getpid(),getppid());
        sleep(1);
	}
    return 0;
}

ps ajx | head -1 && ps ajx | grep myprocess

-l在非root用户下不能查看到本用户的运行进程，使用-la即可

图中的PRI表示优先级。NI表示优先级的nice数据。

最终优先级 = pri(默认) + nice值。

nice 属于优先级的修正数据。

图中的UID表示当前进程的用户ID。例如我们使用whoami可以查看当前用户.

使用ls -ln 可以把能显示为数字的显示数字：

所以操作系统标识用户用的是UID，对比用户也用的是UID.

ps可以查看进程是哪个用户启动的。

进程的优先级：竞争的是CPU的资源。

1、使用top修改优先级

当进程运行起来，我们使用另一个终端进行修改，输入top再按R：

使用ps -al查看：

NI值变为19。

nice值的最高是19,PRI的数值变高了，说明它的优先级变低了。

再次修改发现不允许了。

所以我们还要切换到超级用户下进行修改：
sudo top：

查看：

nice最低值是-20。

nice的取值范围[-20,19] --> 40种优先级

PRI是60，为什么不是99 - 40 == 79呢？

这说明最终的PRI === pri(default 80) + nice

每次修改重置了最终的PRI。

验证一下，我们修改nice为10：

果然是90。

而进程的优先级范围是[60,99]。

2、通过`nice`/`renice`或`chrt`命令设置

Linux 中进程优先级通过 “nice 值” 和 “实时优先级” 区分，操作主要依赖命令行（图形界面工具如htop也可辅助）。

普通优先级（非实时）：用nice和renice

核心概念：nice 值范围为 -20（最高）~ 19（最低），默认值为 0。值越小，优先级越高（与直观感受相反）。
- 启动进程时设置优先级：用nice命令，格式：nice -n [nice值] 进程命令例：以较高优先级（nice 值 - 5）启动浏览器：
```
nice -n -5 firefox  # 需root权限（因为nice值<0时需要管理员权限）
```
- 调整已运行进程的优先级：用renice命令，格式：renice [新nice值] -p [进程ID]例：将进程 ID 为 1234 的程序优先级调低（nice 值 10）：
```
renice 10 -p 1234  # 普通用户只能调高自己进程的nice值（降低优先级），调低需root权限
```

实时优先级：用chrt命令

实时进程优先级高于所有普通进程，适合工业控制、音频处理等要求微秒级响应的场景，范围为 1~99（值越大优先级越高）。

启动实时进程：格式：chrt -f [实时优先级] 进程命令（-f表示 “FIFO 调度策略”，实时调度常用）例：以实时优先级 50 启动某控制程序：
```
sudo chrt -f 50 ./control_program  # 必须root权限
```
调整已运行进程为实时优先级：格式：chrt -f -p [实时优先级] [进程ID]例：将进程 ID 5678 的实时优先级设为 30：
```
sudo chrt -f -p 30 5678
```