【Linux】進程優先級 + 環境變量

前言
在了解進程狀態之后，本章我們將來學習一下進程優先級，還有環境變量等。。

- 1.進程優先級
- - 1.1 為什么要有優先級？
- 2.進程的其他概念
- 2.1 競爭性與獨立性
- 2.2 并行與并發
- 2.3 進程間優先級的體現：
- - 2.3.1 O(1) 調度算法：
  - 2.4 進程上下文：
- 3 .環境變量
- - 3.1 環境變量的概念：
  - 3.2 常用的環境變量：
  - 3.3 環境變量指令：
  - 3.4 linux修改環境變量的方法：
  - 3.5 通過代碼如何獲取環境變量：
  - - 3.5. 1 **環境變量的組織方式**
    - 3.5. 2 方法一：main函數的第三個參數
    - 3.5. 3 方法二：通過C語言第三方變量environ獲取
    - 3.5. 4 方法三：通過系統調用獲取或設置環境變量
  - 3.6 環境變量通常是具有全局屬性的

1.進程優先級

1.1 為什么要有優先級？

因為CPU是有限的，進程太多，需要通過某種方式競爭資源！Linux系統中進程占大多數，而資源是少數！所以，進程競爭資源是常態！一定需要確認先后順序

cpu資源分配的先后順序，就是指進程的優先權（priority）。
優先權高的進程有優先執行權利。配置進程優先權對多任務環境的linux很有用，可以改善系統性能。
還可以把進程運行到指定的CPU上，這樣一來，把不重要的進程安排到某個CPU，可以大大改善系統整體性能
什么是優先級？

就是確認是誰應該先獲得某種資源，誰后獲得
在Linux系統中，一般一個服務，是專屬專機。優先級是操作系統是最清楚的（在創建進程task_struct時），你自己改的，并一定按照這個操作來的。（一般不需要調整的）
計算機為了保證每個進程能夠，盡可能平均的使用進程，所以nice的調整范圍只有40個。（-20~ 19）

Linux優先級的構成

priority（PRI） + nice
PRI(new)=PRI(old)+nice
需要強調一點的是，進程的nice值不是進程的優先級，他們不是一個概念，但是進程nice值會影響到進程的優先級變化。
可以理解nice值是進程優先級的修正修正數據

注意：

雖然我們可以對Linux進程的優先級進行修改
但是Linux不允許進程無節制的設置優先級
用top命令更改已存在進程的nice

輸入top
進入top后按“r”–>輸入進程PID–>輸入nice值

nice值的修改并不是無節制的，是有一定取值范圍的；nice [-20, 19] prio [60，99]
當我們設置完該進程的pri為60之后，再次對該進程的nice進行修改，此時pri會再次恢復到80！！

prio = prio_old + nice

2.進程的其他概念

2.1 競爭性與獨立性

競爭性： 系統進程數目眾多，而CPU資源只有少量，甚至1個，所以進程之間是具有競爭屬性的。為了高效完成任務，更合理競爭相關資源，便具有了優先級。

當一個進程在使用資源的時候,是不允許別的進程也來使用該資源的基本上所有的外設和CPU都是這樣子的。

獨立性： 多進程運行，需要獨享各種資源，多進程運行期間互不干擾，進程運行是有獨立性的。
進程運行具有獨立性，不會因為一個進程掛掉或者異常，而導致其他進程出現問題！
使用STL將對象放到各種容器中，就像在linux系統當中，將PCB放來是一個道理。

2.2 并行與并發

并行： 多個進程在多個CPU下分別，同時進行運行，這稱之為并行。

并發： 多個進程在一個CPU下采用進程切換的方式，在一段時間之內，讓多個進程都得以推進，稱之為并發。

不要以為進程一旦占有CPU，就會一直執行到結束，才會釋放CPU資源！
我們遇到的大部分操作系統都是分時的
在一個時間片內，多個進程都會通過切換交叉的方式，讓多個進程代碼，在一段時間內，都得到推進
例如一個進程，只能在CPU內執行10ns ，就要從CPU上扒下來，讓其他的進程來執行
這種現象，叫做并發

2.3 進程間優先級的體現：

操作系統，就是簡單的根據隊列來進行先后調度的嘛，有沒有可能突然來了一個優先級更高的進程。。
當代計算機都具有的一種機制：搶占式內核！

正在運行的低優先級進程，但如果來個優先級更高的進程，我們的調度器會直接把進程從CPU上剝離，放上優先級更高的進程，進程搶占。

進程搶占：

有可能進程正在跑，突然來了個優先級更高的進程，操作系統直接就把這個進程扒下來了，讓優先級更高的進程來跑。

2.3.1 O(1) 調度算法：

這里我們就簡單介紹一下：

允許不同優先級的進程存在
相同優先級的進程，是可能存在多個的！

而我們之前學習過數據結構，我們知道隊列是先進先出的，是不允許隨意插入的，那么優先級如何體現出來呢？
操作系統采用的是哈希的數據結構.
在這里插入圖片描述
根據不同的優先級，將特定的進程放入不同的隊列中！

2.4 進程上下文：

CPU一定具有把數據暫時保存起來的能力。
CPU內的寄存器更多是用來保存一些臨時數據。
CPU內的寄存器是：可以臨時的存儲數據，非常少，但是非常重要。
在這里插入圖片描述

int func()
{int a = 10 + 20;return a;
}int main()
{int ret = func();return 0;
}

我們把進程在運行中產生的各種寄存器數據，我們叫做進程的硬件上下文數據

當進程被剝離：需要保存上下文數據
當進程恢復的時候：需要將曾經保存的上下文數據恢復到寄存器中
上下文在哪里保存呢？—— task struct

task_struct- PCB的一種

在Linux中描述進程的結構體叫做task_struct。
task_struct是Linux內核的一種數據結構，它會被裝載到RAM(內存)里并且包含著進程的信息

在這里插入圖片描述

3 .環境變量

3.1 環境變量的概念：

環境變量(environment variables)一般是指在操作系統中用來指定操作系統運行環境的一些參數。
如：我們在編寫C/C++代碼的時候，在鏈接的時候，從來不知道我們的所鏈接的動態靜態庫在哪里，但是照樣可以鏈接成功，生成可執行程序，原因就是有相關環境變量幫助編譯器進行查找。
環境變量通常具有某些特殊用途，還有 在系統當中通常具有全局特性。

3.2 常用的環境變量：

PATH : 指定命令的搜索路徑
HOME : 指定用戶的主工作目錄(即用戶登陸到Linux系統中時,默認的目錄)
SHELL : 當前Shell,它的值通常是/bin/bash

3.3 環境變量指令：

顯示某個環境變量值：echo $path

echo $NAME //NAME:你的環境變量名稱

查看系統的所有環境變量：env
設置一個新的環境變量：export / (直接使用環境變量名）如：Path
unset: 清除環境變量
Set: 顯示本地定義的shell變量和環境變量

Linux export ：命令用于設置或顯示環境變量
在這里插入圖片描述
解釋：

環境變量PATH里面有多種變量，中間用冒號:分割開，其中我們在執行某個程序時：例如在執行Is時，當識別到有Is輸入時，
會在上面的路徑中一個一個的搜索，只要在特定路徑下找到了Is，就會執行特定路徑下的Is，執行完就停止搜索不再往后走了，換言之PATH就提供了可執行程序搜索的路徑。Is或者是很多指令在PATH里面是可以被找到的。

3.4 linux修改環境變量的方法：

方式1：
export PATH=$PAHT:/home/路徑
//臨時修改，只對當前終端生效，立即生效終端一關閉，就失效了
方式2：
修改家目錄下的 .bashrc 文件
這個文件每個用戶都有，都放在自己的家目錄下
用戶每次登錄時，都會加載(執行)這個文件
所以，將export XXX=$XXX:xxx 放到.bashrc這個文件中
就會對當前用戶一直生效了
修改.bashrc文件后需要重新登錄(重新打開終端才會生效)
或者執行 source .bashrc 就可以立即生效了
方式3：
-修改系統時會加載的文件如 /etc/environment 或者 /etc/profile
因為這些文件在系統啟動時候會被執行
所以在這些文件中修改環境變量，沒次啟動系統都生效
因為用戶修改環境變量時都是以 PATH=$PATH:的方式追加的
所以每個用戶第一次修改時取的基本變量值都是他
所以修改這些文件，是對所有用戶有效的
重啟生效
或者執行 source /etc/profile source /etc/environment 生效

3.5 通過代碼如何獲取環境變量：

main函數可以帶參數嗎？可以帶多少？

我們先來看main函數帶兩個參數：

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

在這里插入圖片描述

char* argv[]是個指針數組，而int argc則是指針數組中元素的個數。
可執行程序和選項都是字符串，最后都以指針數組的方案存在了指針數組中。
指針數組中存的是字符串的起始地址
最后以NULL（’\0’）結尾

3.5. 1 環境變量的組織方式

在這里插入圖片描述
每個程序都會收到一張環境表，環境表是一個字符指針數組，每個指針指向一個以’\0’結尾的環境字符串

3.5. 2 方法一：main函數的第三個參數

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>void func(void)
{printf("hehe\n");
}int main(int argc, char* argv[], char* env[])
{//func(1, 1);int i = 0;for(i = 0; env[i]; i++){printf("env[%d]: %s\n", i, env[i]);}return 0;
}

在這里插入圖片描述

char* env[]也是個指針數組
數組里的每個元素都是指向一個字符串,每個字符串就是一個環境變量
最后以NULL結尾

3.5. 3 方法二：通過C語言第三方變量environ獲取

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

libc中定義的全局變量environ指向環境變量表,environ沒有包含在任何頭文件中,所以在使用時要用extern聲明。

3.5. 4 方法三：通過系統調用獲取或設置環境變量

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

常用getenv和putenv函數來訪問特定的環境變量。

3.6 環境變量通常是具有全局屬性的

環境變量通常具有全局屬性，可以被子進程繼承下去。
如果只進行 MYENV＝“helloworld” ,不調用export導出，在用我們的程序查看，會有什么結果？為什
么？ 普通變量 不會被子進程繼承下去

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
char * env = getenv("MYENV");
if(env){
printf("%s\n", env);
}
return 0;
}

直接查看，發現沒有結果，說明該環境變量根本不存在

導出環境變量 export MYENV=“hello world”
再次運行程序，發現結果有了！說明：環境變量是可以被子進程繼承下去的！想想為什么

尾聲
看到這里，相信大家對這個C++有了解了。
如果你感覺這篇博客對你有幫助，不要忘了一鍵三連哦