状态优先级

文章目录

  • 状态优先级
    • 1. 进程状态
      • 1.1 进程状态查看
      • 1.2 僵尸进程
      • 1.3 孤儿进程
    • 2.进程优先级
      • 2.1 基本概念
      • 2.2 查看系统进程
      • 2.3 PRI and NI
      • 2.4 PRI vs NI
    • 3. 查看进程优先级的命令
      • 3.1 top命令更改nice
      • 3.2 其他概念

状态优先级

1. 进程状态

看看Linux内核源代码怎么说

  • 为了弄明白正在运行的进程是什么意思,我们需要知道进程的不同状态。一个进程可以有几个状态(在Linux内核里,进程有时候也叫做任务)

下面的状态在kernel源代码里定义:

/*
* The task state array is a strange "bitmap" of
* reasons to sleep. Thus "running" is zero, and
* you can test for combinations of others with
* simple bit tests.
*/
static const char * const task_state_array[] = {
"R (running)", /* 0 */
"S (sleeping)", /* 1 */
"D (disk sleep)", /* 2 */
"T (stopped)", /* 4 */
"t (tracing stop)", /* 8 */
"X (dead)", /* 16 */
"Z (zombie)", /* 32 */
};
  • R运行状态(running): 并不意味着进程一定在运行中,它表明进程要么是在运行中要么在运行队列里。
  • S睡眠状态(sleeping): 意味着进程在等待事件完成(这里的睡眠有时候也叫做可中断睡眠(interruptible sleep))。
  • D磁盘休眠状态(Disk sleep)有时候也叫不可中断睡眠状态(uninterruptible sleep),在这个状态的进程通常会等待IO的结束。
  • T停止状态(stopped): 可以通过发送 SIGSTOP 信号给进程来停止(T)进程。这个被暂停的进程可以通过发送 SIGCONT 信号让进程继续运行。
  • X死亡状态(dead):这个状态只是一个返回状态,你不会在任务列表里看到这个状态

1.1 进程状态查看

ps aux / ps axj 命令

在这里插入图片描述

来段代码直观感受下:

test.c内容如下:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
  while(1)
  {
    printf("I am a process!!\n");
  sleep(1);
  }
  return 0;
}

查看结果:

在这里插入图片描述

此时 ./test 的进程状态为S+状态,也即睡眠状态。

我们把打印语句注释掉,再次查看:

在这里插入图片描述

此时发现进程便为了R状态!!!

1.2 僵尸进程

Z(zombie)-僵尸进程

  • 僵死状态(Zombies)是一个比较特殊的状态。当进程退出并且父进程(使用wait()系统调用)没有读取到子进程退出的返回代码时就会产生僵死(尸)进程
  • 僵死进程会以终止状态保持在进程表中,并且会一直在等待父进程读取退出状态代码。
  • 所以,只要子进程退出,父进程还在运行,但父进程没有读取子进程状态,子进程进入Z状态

来一个创建维持30秒的僵死进程例子:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    pid_t id = fork();
    if(id < 0){
        perror("fork");
        return 1;
    }  
 else if(id > 0)
 {   //parent
     printf("parent[%d] is sleeping...\n", getpid());
     sleep(30);
 }
 else
 {
     printf("child[%d] is begin Z...\n", getpid());
     sleep(5);
     exit(EXIT_SUCCESS);
 }
    return 0;
}

编译并在另一个终端下启动监控:

while :; do ps aux | grep test | grep -v grep; sleep 1; echo "########################"; done;

在这里插入图片描述

开始监控:
在这里插入图片描述

看到结果:

在这里插入图片描述

僵尸进程危害

  • 进程的退出状态必须被维持下去,因为他要告诉关心它的进程(父进程),你交给我的任务,我办的怎么样了。可父进程如果一直不读取,那子进程就一直处于Z状态? 是的!
  • 维护退出状态本身就是要用数据维护,也属于进程基本信息,所以保存在task_struct(PCB)中,换句话说,Z状态一直不退出,PCB一直都要维护? 是的!
  • 那一个父进程创建了很多子进程,就是不回收,是不是就会造成内存资源的浪费? 是的!因为数据结构对象本身就要占用内存,想想C中定义一个结构体变量(对象),是要在内存的某个位置进行开辟空间!
  • 内存泄漏? 是的!

进程状态总结

  • 至此,值得关注的进程状态全部讲解完成,下面来认识另一种进程

1.3 孤儿进程

  • 父进程如果提前退出,那么子进程后退出,进入Z之后,那该如何处理呢?
  • 父进程先退出,子进程就称之为“孤儿进程”
  • 孤儿进程被 1号init进程(系统本身) 领养,当然要有init进程回收喽。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    pid_t id = fork();
    if(id < 0)
    {
        perror("fork");
        return 1;
    }
    else if(id == 0)
    {	//child
        printf("I am child, pid : %d\n", getpid());
        sleep(10);
    }
    else
    {	//parent
        printf("I am parent, pid: %d\n", getpid());
        sleep(3);
        exit(0);
    }
    return 0;
}

开始监控:

在这里插入图片描述

2.进程优先级

2.1 基本概念

  • linux优先级 = 老的优先级 + nice值
  • 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。

2.2 查看系统进程

在linux或者unix系统中,用ps –l命令则会类似输出以下几个内容:

ps -l

在这里插入图片描述

我们很容易注意到其中的几个重要信息,有下:

  • UID : 代表执行者的身份
  • PID : 代表这个进程的代号
  • PPID :代表这个进程是由哪个进程发展衍生而来的,亦即父进程的代号
  • PRI :代表这个进程可被执行的优先级,其值越小越早被执行
  • NI :代表这个进程的nice值

我们来写一段代码测试一下:

test.c代码如下:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
    while(1)
    {
        printf("Hello solity, pid: %d\n",getpid());
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

设置两个ssh渠道窗口,开始监测:
在这里插入图片描述

2.3 PRI and NI

  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 所以,调整进程优先级,在Linux下,就是调整进程nice值
  • nice其取值范围是 -20至19 ,一共40个级别

2.4 PRI vs NI

  • 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。
  • 可以理解nice值是进程优先级的修正修正数据

3. 查看进程优先级的命令

3.1 top命令更改nice

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

这里继续按照上面测试代码的例子进行演示:

注意:此时有三个窗口,一个运行代码,一个监测窗口,一个使用top修改nice值

  1. 查看进程的pid
    在这里插入图片描述

  2. 在另一个窗口输入top,会出现下面界面
    在这里插入图片描述

  3. 然后直接按 r 键,在出现的输入行中输入进程的pid值
    在这里插入图片描述

注意:这里输入数字不要使用小键盘的数字区输入,而是直接用字母键上方的数字键输入!!!

  • 回车后,会让进行输入修改的nice值,这里以20为例
    在这里插入图片描述5. 回车后,在另一个检测窗口有查看nice值的变化:

检测代码: while :; do ps -al | head -1 && ps -la | grep test; sleep 1; done在这里插入图片描述

  • 在左边的窗口可以发现,nice值从0变为了19,在2.3小结里的我们可以得知nice值的范围最大只能是19。
  • 由于nice变成了最大值,此时该进程的优先级变成了最小

3.2 其他概念

  • 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
  • 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
  • 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
  • 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。

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