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

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：

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：

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){   //parentprintf("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;

开始监控：

看到结果：

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){	//childprintf("I am child, pid : %d\n", getpid());sleep(10);}else{	//parentprintf("I am parent, pid: %d\n", getpid());sleep(3);exit(0);}return 0;
}

开始监控：

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

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：

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
   

2. 在另一个窗口输入top，会出现下面界面
   

3. 然后直接按 r 键，在出现的输入行中输入进程的pid值
   

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
  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。