【深入浅出】Linux进程（三）

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【深入浅出】Linux进程（三）

进程的优先级（普通进程）
- 进程优先级与权限问题
进程的调度与切换
- 相关概念介绍
环境变量
- main函数的参数
- 环境变量

进程的优先级（普通进程）

进程优先级的定义

内存中会同时存在多个exe文件，进而就会同时存在多个进程，这些进程可能会同时需要某个资源，比如CPU,他们需要依据进程优先级来排队，确定享受资源的先后顺序。进程优先级是操作系统的调度处理器时间给不同进程时所依据的一个数值或级别。这个值决定了进程在等待CPU时间片分配时的优先顺序和时间。优先级高的进程会比优先级低的进程更早获得CPU资源。
为什么需要进程优先级：因为资源是有限的！！！
Linux中如何设置进程优先级？
- task_struct结构体中有关于进程优先级的属性。
  - 用户通过设置nice值，来影响进程的优先级pri。
- 在Ubuntu24.04系统中，Linux中进程的默认优先级为20。我们通过设置进程的nice值，来影响它的PRI:
  - PRI = PRI(old)+nice值。这个PRI(old)是默认的优先级20。
  - 此时，我们允许进程main,它的默认PRI为20，nice值为0：
  - 我们通过renice指令，可以用来调整正在运行的进程的nice值，从而影响它的PRI，renice [新的nice值] -p [进程pid],我们将nice值设置为-10，按照计算公式，新的进程PRI = 20-10应该为10:
    - 和我们预期的一致。
  - 将nice值设置为10，新的进程PRI应该为PRI = 20+10= 30:
- Linux中的nice极值测试，nice的范围[-20,19]：
  - 最小值（值越小，优先级越大）：
    - 这里其实显示的内容有点问题，应该是old nice为10，new nice为-20，但是Linux中nice值和PRI值是可以换算的，这样说也问题不大，就是容易误导初学者。
  - 最大值（值越大，优先级越小）：
- Linux还有一些特殊进程的优先级，不在[0,39]的范围内：
  - 这些PRI为负数的进程为实时进程，为正数的是普通进程，这样可以更好的区分它们。我们学习的主要是普通进程，大多数用户进程和后台服务都属于普通进程。实时进程暂时不做介绍。

进程优先级与权限问题

普通用户是不能随意设置nice值。
- 如果允许普通用户随意设置nice，它就可能会把属于自己的进程的优先级设置的很高，这样其它用户的进程就没办法享受到资源，就会造成饥饿问题。
- 但是普通用户可以把nice值增大（默认是0），降低自己的进程优先级（不能增加）：
  - 介绍一个新的指令nice,它主要可以在进程启动时设置它的nice值，nice -n [nice值]./可执行文件:
- 如果降低nice值就会报错：
为什么Linux操作系统不允许直接设置PRI值。
- nice值相对较小，而且直观，用户友好性好。
- 如果允许用户直接设置PRI 值，可能会导致用户滥用高优先级进程，影响系统的整体性能和稳定性。通过 nice 值，系统可以限制普通用户只能增加进程的 nice 值（降低优先级），而不能减少 nice 值（提高优先级）。

进程的调度与切换

环境变量

在介绍Linux的环境变量前，我们先来介绍一下main函数的参数。

main函数的参数

是的，你没有看错，其实我们的main也有参数。

int main(void);
int main(int argc,char* argv[],char* env[])

这两种函数都可以用，argc是命令行会自动传的，它会传命令行的参数的个数，以空格为分隔符，argv存储我们的命令行参数，看下面的代码：

#include<stdio.h>

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

运行结果：

连续的空格会被视作一个分隔符。另外，我们的main函数只写两个参数是可行的，因为存在这种main函数，实际上有三种main函数。

传命令行参数给main有什么作用呢？我们可以通过不同的选项，让其执行同一程序的不同功能，这和我们的指令通过指定不同选项来实现不同功能的原理是一样的，所以命令行参数是Linux指令的基础。看下面的demo代码，使用命令行参数在同一程序中实现不同的选项执行不同的功能（加减乘）：

#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include<string.h>

int main(int argc,char* argv[])
{
  if(argc != 4)
  {
   printf("Usage: \n\r%s: -[add | sub | mul] x y\n\n",argv[0]);
   return 1;
  }

  int x = atoi(argv[2]);//将字符串转为整数
  int y = atoi(argv[3]);

  if(strcmp(argv[1],"-add") == 0)
  {
    printf("%d+%d=%d\n",x,y,x+y);
  }

  else if(strcmp(argv[1],"-sub") == 0)
  {
    printf("%d-%d=%d\n",x,y,x-y);
  }

  else if(strcmp(argv[1],"-mul") == 0)
  {
    printf("%d*%d=%d\n",x,y,x*y);
  }

  else
  {
   printf("Unknow!!!!\n");
  }

  return 0;
}

运行结果：

环境变量

环境变量：就是Linux系统内置的有特殊用途的变量，定义变量的本质是程序运行时在内存中开辟空间，然后把相应的内容写入这段空间中，操作系统/bash是用C语言写的程序，它也可以在运行中开辟空间，所以系统环境变量的本质就是系统给它开辟空间，给它变量的名字和内容。

查看系统中的环境变量的方法。
- env命令可以显示系统中的所有环境变量：
- echo $变量名可以打印出某一个环境变量的值：
认识系统Linux中常见的环境变量：
- PATH:指定命令搜索路径，当你执行一个命令系统会按照PATH环境变量列出的路径去寻找这个命令，如果找到了就会执行它，没找到就会报错。
- PWD:存储当前所处目录的绝对路径，当你使用cd命令切换目录，PWD变量会自动更新，pwd命令不依赖于PWD环境变量，而是通过系统调用函数getcwd获取当前所处路径，就算你手动修改了PWD变量的值，敲pwd命令仍能正确显示当前所处路径。
- USER:存储当前的用户名。
- HOME:存储当前用户的主目录绝对路径。很多软件会根据这个环境变量，将配置文件放入主目录中，如.vimrc、.bashrc。这样做的目的有很多，比如可以做到个性化配置可以让不同的用户相互不干扰。
- LANG:指定了系统使用的语言，en_US表示美国英语，zh_CN表示简体中文。还指定了字符编码，常见的字符编码包括 UTF-8、ISO-8859-1 等。例如，en_US.UTF-8 表示使用 UTF-8 编码的美国英语。
环境变量具有全局属性，它能被系统中所有进程和子进程使用，C语言中main函数的参数env就是来接受父进程bash的环境变量的。
```
#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include<string.h>

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

 return 0;
}
```
运行结果：
- argv和env字符串数组最后一个值保存的NULL：
修改系统中的环境变量：
- 在当前终端会话中临时设置一个环境变量，使用命令export 变量名=值：
- 使用unset 变量名删除我们当前终端的环境变量，也是临时删除。
- 永久设置/删除，编辑配置文件~/.bashrc。
- 环境变量的来源多样，~/.bashrc 文件只是其中之一，它是一个用户级的配置文件，用户级的配置文件还有其它，除了用户级配置文件，系统级的配置文件/etc目录中也有配置文件可以配置环境变量。