Linux【9】-管理文件-2-4-Linux进程优先级(nice/renice)

一、概述

Linux 是一个多用户、多任务的操作系统,系统中通常运行着非常多的进程。但是 CPU 在一个时钟周期内只能运算一条指令(现在的 CPU 采用了多线程、多核心技术,所以在一个时钟周期内可以运算多条指令。 但是同时运算的指令数也远远小于系统中的进程总数),那问题来了:谁应该先运算,谁应该后运算呢?这就需要由进程的优先级来决定了。

另外,CPU 在运算数据时,不是把一个集成算完成,再进行下一个进程的运算,而是先运算进程 1,再运算进程 2,接下来运算进程 3,然后再运算进程 1,直到进程任务结束。不仅如此,由于进程优先级的存在,进程并不是依次运算的,而是哪个进程的优先级高,哪个进程会在一次运算循环中被更多次地运算。

这样说很难理解,我们换一种说法。假设我现在有 4 个孩子(进程)需要喂饭(运算),我更喜欢孩子 1(进程 1 优先级更高),孩子 2、孩子 3 和孩子 4 一视同仁(进程 2、进程 3 和进程 4 的优先级一致)。现在我开始喂饭了,我不能先把孩子 1 喂饱,再喂其他的孩子,而是需要循环喂饭(CPU 运算时所有进程循环运算)。那么,我在喂饭时(运算),会先喂孩子 1 一口饭,然后再去喂其他孩子。而且在一次循环中,先喂孩子 1 两口饭,因为我更喜欢孩子 1(优先级高),而喂其他的孩子一口饭。这样,孩子 1 会先吃饱(进程 1 运算得更快),因为我更喜欢孩子 1。

在 Linux 系统中,表示进程优先级的有两个参数:Priority 和 Nice。还记得 “ps -le” 命令吗?

[root@localhost ~]# ps -le
F S UID PID PPID C PRI NI ADDR  SZ WCHAN TTY    TIME  CMD
4 S   0   1    0 0  80  0    - 718     -   ? 00:00:01 init
1 S   0   2    0 0  80  0    -   0     -   ? 00:00:00 kthreadd
...省略部分输出... 

其中,PRI 代表 Priority,NI 代表 Nice。这两个值都表示优先级,数值越小代表该进程越优先被 CPU 处理。不过,PRI值是由内核动态调整的,用户不能直接修改。所以我们只能通过修改 NI 值来影响 PRI 值,间接地调整进程优先级。

PRI 和 NI 的关系如下:

PRI (最终值) = PRI (原始值) + NI

其实,大家只需要记得,我们修改 NI 的值就可以改变进程的优先级即可。NI 值越小,进程的 PRI 就会降低,该进程就越优先被 CPU 处理;反之,NI 值越大,进程的 PRI 值就会増加,该进程就越靠后被 CPU 处理。

修改 NI 值时有几个注意事项:

  • NI 范围是 -20~19。
  • 普通用户调整 NI 值的范围是 0~19,而且只能调整自己的进程。
  • 普通用户只能调高 NI 值,而不能降低。如原本 NI 值为 0,则只能调整为大于 0。
  • 只有 root 用户才能设定进程 NI 值为负值,而且可以调整任何用户的进程。

二、nice和renice命令:改变进程优先级

当 Linux 内核尝试决定哪些运行中的进程可以访问 CPU 时,其中一个需要考虑的因素就是进程优先级的值(也称为 nice 值)。每个进程都有一个介于 -20 到 19 之间的 nice 值。默认情况下,进程的 nice 值为 0。

进程的 nice 值,可以通过 nice 命令和 renice 命令修改,进而调整进程的运行顺序。

2.1 nice命令

nice 命令可以给要启动的进程赋予 NI 值,但是不能修改已运行进程的 NI 值。

nice 命令格式如下:

[root@localhost ~] # nice [-n NI值] 命令

-n NI值:给命令赋予 NI 值,该值的范围为 -20~19;

例如:

[root@localhost ~]# service httpd start
[root@localhost ~]# ps -le 丨 grep "httd" | grep -v grep
F S UID  PID PPID C PRI NI ADDR   SZ   WCHAN TTY      TIME   CMD
1 S   0 2084    1 0 80   0    - 1130     -     ?  00:00:00 httpd
5 S   2 2085 2084 0 80   0    - 1130     -     ?  00:00:00 httpd
5 S   2 2086 2084 0 80   0    - 1130     -     ?  00:00:00 httpd
5 S   2 2087 2084 0 80   0    - 1130     -     ?  00:00:00 httpd
5 S   2 2088 2084 0 80   0    - 1130     -     ?  00:00:00 httpd
5 S   2 2089 2084 0 80   0    - 1130     -     ?  00:00:00 httpd
#用默认优先级自动apache服务,PRI值是80,而NI值是0
[root@localhost ~]# service httpd stop
#停止apache服务
[root@localhost ~]# nice -n -5 service httpd start
#启动apache服务,同时修改apache服务进程的NI值为-5
[rooteiocdlhost ~]# ps -le | grep "httpd" | grep -v grep
F S UID  PID PPID C FRI NI ADDR    SZ WCHAN TTY      TIME   CMD
1 S   0 2122    1 0 75   5    -  1130    -    ?  00:00:00 httpd
5 S   2 2123 2122 0 75   5    -  1130    -    ?  00:00:00 httpd
5 S   2 2124 2122 0 75   5    -  1130    -    ?  00:00:00 httpd
5 S   2 2125 2122 0 75   5    -  1130    -    ?  00:00:00 httpd
5 S   2 2126 2122 0 75   5    -  1130    -    ?  00:00:00 httpd
5 S   2 2127 2122 0 75   5    -  1130    -    ?  00:00:00 httpd
#httpd进程的PRI值变为了75,而NI值为-5

2.2 renice 命令

同 nice 命令恰恰相反,renice 命令可以在进程运行时修改其 NI 值,从而调整优先级。

renice 命令格式如下:

[root@localhost ~] # renice [优先级] PID

注意,此命令中使用的是进程的 PID 号,因此常与 ps 等命令配合使用。

例如:

[root@localhost ~]# renice -10 2125
2125: old priority -5, new priority -10
[root@localhost ~]# ps -le | grep "httpd" | grep -v grep
1 S 0 2122 1 0 75 -5 - 113.0 - ? 00:00:00 httpd
5 S 2 2123 2122 0 75 -5 - 1130 - ? 00:00:00 httpd
5 S 2 2124 2122 0 75 -5 - 1130 - ? 00:00:00 httpd
5 S 2 2125 2122 0 70 -10 - 1130 - ? 00:00:00 httpd
5 S 2 2126 2122 0 75 -5 - 1130 - ? 00:00:00 httpd
5 S 2 2.127 2122 0 75 -5 - 1130 - ? 00:00:00 httpd

#PID为2125的进程的PRI值为70,而NI值为-10

如何合理地设置进程优先级,曾经是一件让系统管理员非常费神的事情。但现在已经不是了,如何地 CPU 足够强大,能够合理地对进程进行调整,输入输出设备也远远跟不上 CPU 地脚步,反而在更多的情况下,CPU 总是在等待哪些缓慢的 I/O(输入/输出)设备完成数据的读写和传输任务。

然而,手动设置进程的优先级并不能影响 I/O 设备对它的处理,这就意味着,哪些有着低优先级的进程常常不合理地占据着本就低效地 I/O 资源。

参考资料

个人公众号,比较懒,很少更新,可以在上面提问题,如果回复不及时,可发邮件给我: tiehan@sina.cn

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