[ Linux ] 进程优先级 和 环境变量

在上篇文章我们了解了进程的状态及Linux系统的进程状态，本篇我们主要了解进程优先级及环境变量。

1.进程优先级

说到优先级，我们首先要清楚什么是优先级，和权限有什么关系呢？

优先级是进程获取资源的先后顺序 ，而权限呢？谈的是能不能，比如：您是一名学生，您要去教室食堂吃饭，此时你是不能去的，因为你没有权限。 而优先级指的是您去学生食堂吃饭，但是可能人多，你需要排队，主要指的是先手顺序，但是一定能吃到饭。

为什么会存在优先级呢？

为什么您在食堂中吃饭需要排队呢？最主要的原因是因为资源不够，系统也是这样的。系统里面永远都是进程占大多数，而资源是少数！因此进程竞争资源是常态！存在竞争一定要确认先后，因此一定会存在优先级。

Linux下优先级的相关概念和操作

1. cpu资源分配的先后顺序，就是指进程的优先权（priority）。
2. 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。
3. 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。

1.1 Linux下查看进程的优先级

我们首先模拟一段简单的c语言代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
  while(1)
    {
    printf("hello PRI\n");
    sleep(1);
  }
  return 0;
}

我们使用指令查看当前进程的优先级

ps -la

在Linux进程优先级中由两部分组成：priority(PRI) + nice(NI)

默认的优先级是80，数字越小表示优先级越高，数字越大表示优先级越低

1.2 Linux 进程优先级的更改

要更改进程优先级，需要更改的不是pri，而是NI

PRI and NI

1. PRI也还是比较好理解的，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。
2. 那NI呢?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。

用top命令更改已存在进程的nice:

进入top后按“r”–>输入进程PID–>输入nice值

我们使用top指令，再按r，此时系统就会提示让我们输入 PID ，输入我们要renice的PID，因此我们输入要修改的进程的PID

此时输入pid后显示让我们输入新的nice的value，这里我们首先输入-100

这里提示我们没有权限，这是因为一个进程的优先级不能轻易修改，我们想要修改要使用root用户进行修改，我们切到root用户下完成以上操作。

当我们完成以上操作后我们ctrl + C 退出top后，再次查看进程信息能够发现此时test的pri已经变成了60，而NI值是-20。可是不对呀，我们起始PRI为80，设置的NI为-100，不应该PRI成-20吗？哈哈哈，问出这个问题的同学可以自己想想，我们说进程PRI数字越小进程优先级越高，那你再小能小于0吗，小于0难道让操作系统还要倒贴你。因此操作系统规定NI的取值范围为[-20,19]。比如我们再次使用top，此时renice输入100，验证一下取值范围

ps -al

当我们输入100后，我们再次查看进程信息发现，NI的最大值确实为19，而且有一个现象是，PRI变成了99，而不是79。大家会疑惑，第一次我们renice -100时，PRI已经为60了，这里再加19不应该是79吗，为什么是99。这是现象说明了每次PRI值都会恢复为80。最终的PRI都是在80的基础上加上NI值。因此这里会显示99。

总结：

1. 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 。
2. 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 。
3. 所以，调整进程优先级，在Linux下，就是调整进程nice值 。
4. nice其取值范围是-20至19，一共40个级别。
5. 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。
6. 可以理解nice值是进程优先级的修正修正数据。

1.3 竞争 独立 并行 并发

1. 竞争性: 系统进程数目众多，而CPU资源只有少量，甚至1个，所以进程之间是具有竞争属性的。为了高效完成任务，更合理竞争相关资源，便具有了优先级
2. 独立性: 多进程运行，需要独享各种资源，多进程运行期间互不干扰
3. 并行: 多个进程在多个CPU下分别，同时进行运行，这称之为并行
4. 并发: 多个进程在一个CPU下采用进程切换的方式，在一段时间之内，让多个进程都得以推进，称之为并发

2.环境变量

2.1 基本概念

1. 环境变量（environment variables）一般是指在操作系统中用来指定操作系统运行环境的一些参数。
2. 如：我们在编写C/C++代码的时候，在链接的时候，从来不知道我们的所链接的动态静态库在那里，但是照样可以链接成功，生成可执行程序，原因就是有相关环境变量帮助编译器进行查找。
3. 环境变量通常具有某些特殊用途，还有在系统当中通常具有全局特性。

2.2 环境变量的引入

首先我们继续使用刚才的c语言程序，现在有一个问题，我们为什么每次执行代码的时候，都要带上./ 为什么不能像基本指令一样直接执行呢？直接执行可执行程序会爆出命令找不到。而这就跟环境变量有关。系统中是存在相关的环境变量的，保存了程序的程序的搜索路径。

Linux查看环境变量的方式是输入指令

env

而win中也是存在环境变量的，在高级系统设置中我们就可以查看环境变量，如果配置过java环境的同学一定不陌生。

而这里我们自己写的程序，为什么就找不到呢？

这是因为系统中搜索可执行程序的环境变量叫做PATH.

我们来查看一下PATH（每个人的PATH都可能不同）

env | grep PATH

我们想要显示PATH的内容使用如下指令

echo $PATH

这里环境变量PATH里面会承载多个路径，中间用 ：作为分隔符，比如我们输入基本指令，系统会从PATH环境变量中一个路径一个路径进行查找，直到找到该指令或者不存在，此路径就作为改指令的搜索路径。其中ls等进本指令都在/usr/bin 路径下，而我们的myproc不在该路径下，因此当我们输入myproc的时候系统会提示找不到该指令

2.3 环境变量的修改

如果我们就要输入myproc时运行该程序，我们有3中方法。

2.3.1 把可执行程序拷入系统路径中

我们要拷贝到系统路径要是用root权限，假设我们要将myproc拷入/usr/bin路径下

sudo cp myproc /usr/bin/

ls /usr/bin/myproc

此时我们直接输入myproc，，就可以达到我们的目的

但是我们不建议做，因为会污染Linux命令池

删除 之后，我们此时再运行发现查找不到了

sudo rm /usr/bin/myproc

2.3.2 把当前所处的路径添加到环境变量

我们在进行这个操作前我们介绍一下我们在Linux命令行中定义的变量，可以定义本地变量，但是他并不会以环境变量的形式存在。

aaaa=123
echo $aaaa

env | grep aaaa

如果想让这个变量定义为环境变量我们要这样写，export叫做导出环境变量

export bbbb=123456
env | grep bbbb

总结：

我们在命令行中定义的变量，第一种叫做普通变量。第二种叫做环境变量，环境变量具有全局属性。

此时我们会导环境环境变量了，我们将我们当前路径导入到环境变量中

pwd  查看当前环境变量
export PATH=$PATH:/home/Lxy/code/linux-code/9-28

此时添加完之后，我们发现PATH路径添加了我们的myproc这条路径，之后我们输入myproc就可以直接运行程序了

3.常见环境变量

接下来我们将着重介绍了解一下env下的环境变量

1. PATH : 指定命令的搜索路径
2. HOME : 指定用户的主工作目录(即用户登陆到Linux系统中时,默认的目录)
3. SHELL : 当前Shell,它的值通常是/bin/bash。

history

我们发现最大指令3000条

user

其他内容

4.环境变量的获取

这里我们将介绍通过代码获取环境变量

4.1命令行的第三个参数

首先，大家知道main函数中有参数吗，有几个参数？

答案是有，有3个参数。

首先我们先介绍main函数中的前两个参数，第一个参数是 argc 表示argv数组的个数。第二个参数是一个指针数组，这个数组里面放的什么呢？我们首先来看看结果[for循环初始化声明仅在c99下允许 因此编译时带上 -std=c99]

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc,char* argv[])
{
  //char* argv[]：什么类型?里面放什么呢？
  for(int i = 0; i < argc , ++i)
  {
    printf("argv[%d]:%s\n",i,argv[i]);
  }

  //printf("hello\n");
  return 0;
}

当我们进行命令行输入时，./myproc叫做可执行程序 -a -b -c -d等等这些叫做选项。这些都是字符串，都存在argv这个指针数组中。我们给main函数传递的argc,char* argv[],命令行参数传递的是命令行中输入的程序名和选项！！那意义是什么呢？

我们知道了这两个参数 我们可以写一个最简单的计算器程序

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
// -a 加法
// -s 减法
int main(int argc,char *argv[])
{
  if(argc != 4)
  { 
    printf("Usage: %s [-a|-s|-m|-d] one_data two_data\n", argv[0]);
    return 0;
  }
  int x = atoi(argv[2]);
  int y = atoi(argv[3]);
  if(strcmp("-a", argv[1]) ==0)
  {
    printf("%d+%d=%d\n",x, y, x + y);
  }
  else if(strcmp("-s", argv[1]) ==0)
  {
    printf("%d-%d=%d\n",x, y, x - y);
  }
  else if(strcmp("-m", argv[1]) ==0)
  {
    printf("%d*%d=%d\n",x, y, x * y);
  }
  else if(strcmp("-d", argv[1]) ==0 && y != 0)
  {
    printf("%d/%d=%d\n",x, y, x / y);
  }
  else
  {
    printf("Usage: %s [-a|-s|-m|-d] one_data two_data\n", argv[0]);
  }
  return 0;
}

意义：

因此，这两个参数最大的意义是同一个程序，通过传递不同的参数，让同一个程序有不同的执行逻辑，执行结果。这也是我们平时使用的 ls -a ls -l ,这就是Linux系统中会根据不同的选项，让不同的命令，有不同的表现，指令中那么多选项的由来和起作用的方式。

在win系统的也是存在这样的 cmd

main的第三个参数

man函数是可以带第三个参数的！这第三个参数正是环境变量

int main(int argc,char *argv[],char *env[])
{
  for(int i = 0;env[i];i++)
  {
    printf("env[%d]:%s\n",i,env[i]);
  }
  return 0;
}

程序输出结果

env查看环境变量

结论：一个进程会被传入环境变量参数的！！

4.2 通过第三方变量environ获取

我们也可以使用第三方变量environ获取

我们可以通过man手册查看一下environ,是C语言给我提供的一个全局变量。

libc中定义的全局变量environ指向环境变量表,environ没有包含在任何头文件中,所以在使用时 要用extern声明。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
  extern char  ** environ;
  int i = 0;
  for(;environ[i];i++)
  {
    printf("%s\n",environ[i]);
  }

4.3 通过系统调用获取或设置环境变量

• getenv
• putenv

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
  printf("%s\n",getenv("PATH"));
  return 0;
}

(本篇完)