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linux下如何修改程序優先順序

阿新 • • 發佈：2019-02-03

Linux 與其他現代作業系統一樣，也可以執行多個程序。它在多個程序之間共享 CPU 和其他資源。如果一個程序佔用了 100% 的 CPU，那麼其他程序將無法響應。

如果執行 top 命令，預設將按照 CPU 使用量的降序顯示程序，如清單 1 所示。在上一篇文章 “學習 Linux，101：建立、監控和終止程序” 中，我們展示了一個簡易的數字時鐘指令碼，它每 30 秒在控制檯列印，其他時間不執行任何操作。如果我們執行該程序，它可以不會出現在 top 的輸出列表上，因為該程序大部分時間不使用 CPU。

清單 1. Linux 工作站上 top 命令的典型輸出
top - 08:00:52 up 1 day, 10:20,  5 users,  load average: 0.04, 0.08, 0.04
Tasks: 172 total,   1 running, 171 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
Cpu(s):  3.7%us,  0.3%sy,  0.0%ni, 95.6%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.3%si,  0.0%st
Mem:   4057976k total,  1777976k used,  2280000k free,   225808k buffers
Swap: 10241428k total,        0k used, 10241428k free,   655796k cached

  PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND            
11220 ian       20   0  555m 106m  27m S    8  2.7  36:06.16 firefox            
    7 root      15  -5     0    0    0 S    1  0.0  10:59.36 ksoftirqd/1        
10849 ian       20   0  212m  15m  10m S    0  0.4   0:08.11 gnome-terminal     
    1 root      20   0 19584 1888 1196 S    0  0.0   0:00.83 init               
    2 root      15  -5     0    0    0 S    0  0.0   0:00.01 kthreadd           
    3 root      RT  -5     0    0    0 S    0  0.0   0:00.02 migration/0        
    4 root      15  -5     0    0    0 S    0  0.0   0:01.08 ksoftirqd/0        
    5 root      RT  -5     0    0    0 S    0  0.0   0:00.00 watchdog/0         
    6 root      RT  -5     0    0    0 S    0  0.0   0:00.03 migration/1

您的系統可能有很多命令都會佔用大量 CPU。比如視訊編輯工具、轉換不同圖片格式的程式或者音訊編碼轉換程式（如將 mp3 轉換為 ogg）等。

如果您只有一個 CPU 或者 CPU 的數量有限，那麼必須決定如何在幾個計算程序之間共享這些有限的 CPU 資源。通常的做法是，選擇一個要執行的程序，並讓它在短時間內執行（這個時間稱為時間片），或者一直執行到它需要等待的一些事件，如要完成的 IO 等。為了確保重要的程序能夠得到 CPU，這種選擇是基於排程優先順序 程序的。清單 1 中的 NI 列展示了排程優先順序或者說每個程序的 niceness。niceness 的範圍一般從 -20 到 19，-20 表示排程優先順序最高，19 表示優先順序最低。

使用 ps 檢視 niceness

除了 top 命令之外，您還可以使用 ps 命令顯示 niceness 值。您可以按照從文章 “學習 Linux，101：建立、監控和終止程序” 中學到的方式自定義輸出，也可以使用 -l 選項獲取長清單。ps -l 的結果如清單 2 所示。如果使用 top 命令，請在 NI 列中檢視 niceness 值。

清單 2. 使用 ps 檢視 niceness
[email protected]:~$ ps -l
F S   UID   PID  PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY          TIME CMD
0 S  1000 26502 26501  0  80   0 -  5368 wait   pts/4    00:00:00 bash
0 R  1000 27046 26502  0  80   0 -  1684 -      pts/4    00:00:00 ps

niceness 的預設值

從清單 1 和清單 2 中我們可以猜測出，常規使用者所啟用程序的 niecess 的預設值是 0。在當前的 Linux 系統中通常是這樣。您可以執行 nice 命令且不帶任何引數，以此驗證您的 shell 和系統中的該值，如清單 3 所示。

清單 3. 檢視預設 niceness
[email protected]:~$ nice
0

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設定優先順序

在檢視如何設定或更改 niceness 值之前，我們先構建一個 CPU 密集型小指令碼，演示 niceness 的工作方式。

CPU 密集型指令碼

我們將建立一個小指令碼，它佔用較多的 CPU，但執行的操作很簡單。該指令碼有兩個輸入：計數和標籤。它列印標籤以及當前的日期和時間，然後旋轉，遞減計數，直到它到達 0，最後再次列印標籤和日期。該指令碼如清單 4 所示，它沒有任何錯誤檢查機制，也不是非常穩定，但是它足以滿足我們的演示需要。

清單 4. CPU 密集型指令碼
[email protected]:~$ echo 'x="$1"'>count1.sh
[email protected]:~$ echo 'echo "$2" $(date)'>>count1.sh
[email protected]:~$ echo 'while [ $x -gt 0 ]; do x=$(( x-1 ));done'>>count1.sh
[email protected]:~$ echo 'echo "$2" $(date)'>>count1.sh
[email protected]:~$ cat count1.sh
x="$1"
echo "$2" $(date)
while [ $x -gt 0 ]; do x=$(( x-1 ));done
echo "$2" $(date)

如果在系統上執行該指令碼，它的輸出將類似於清單 5。您可能需要增加計數值以檢視時間的不同，具體取決於您系統的速度。該指令碼將佔用大量 CPU，等會我們就會看到這一點。如果您的預設 shell 不是 Bash，如果您的指令碼無法執行，那麼可以使用下文所示的第二種呼叫形式。如果您使用的不是自己的工作站，執行指令碼前請確保佔用大量 CPU 不會導致不良影響。

清單 5. 執行 count1.sh
[email protected]:~$ sh count1.sh 10000 A
A Wed Jan 20 08:34:16 EST 2010
A Wed Jan 20 08:34:16 EST 2010
[email protected]:~$ bash count1.sh 99000 A
A Wed Jan 20 08:34:20 EST 2010
A Wed Jan 20 08:34:22 EST 2010

到目前為止一切順利。現在讓我們建立一個在後臺執行的指令碼，並啟動 top 命令檢視指令碼所用 CPU 的命令清單（請參見之前的文章 “學習 Linux，101：Linux 命令列” 瞭解最新的命令清單）。命令清單如清單 6 所示，top 的輸出見清單 7。

清單 6. 執行 count1.sh 和 top
[email protected]:~$ (sh count1.sh 5000000 A&);top
清單 7. 佔用大量 CPU
top - 15:41:15 up 1 day, 17:59,  6 users,  load average: 0.20, 0.06, 0.02
Tasks: 169 total,   2 running, 167 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
Cpu(s): 52.1%us,  0.7%sy,  0.0%ni, 47.3%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Mem:   4057976k total,  1393772k used,  2664204k free,   235596k buffers
Swap: 10241428k total,        0k used, 10241428k free,   662592k cached

  PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND
26756 ian       20   0  4004  588  496 R  100  0.0   0:03.53 sh
11220 ian       20   0  555m 101m  27m S    5  2.6  57:58.07 firefox
26757 ian       20   0 19132 1364  980 R    0  0.0   0:00.03 top
    1 root      20   0 19584 1888 1196 S    0  0.0   0:00.89 init
    2 root      15  -5     0    0    0 S    0  0.0   0:00.01 kthreadd

不錯。我們只使用了一個簡單的指令碼就佔用了系統中一個 CPU 100% 的資源。如果希望佔用多個 CPU，您可以在命令清單中新增對 count1.sh 的呼叫。如果執行過類似的作業，您會發現我們將無法在系統上執行其他工作（其他使用者也是如此）。

使用 nice 設定優先順序

現在我們可以讓 CPU 持續忙碌一段時間，我們瞭解如何設定程序的優先順序。目前我們學到的內容總結如下：

  • Linux 和 UNIX® 系統使用有 40 個優先順序的優先順序系統，範圍從 -20（最高優先順序）到 19（最低優先順序）。
  • 常規使用者啟動的程序優先順序一般是 0。
  • ps 命令可以使用 -l 選項顯示優先順序（例如，nice 或 NI、level）。
  • nice 命令顯示我們的預設優先順序。

nice 命令還可以用來啟動具有不同優先順序的程序。使用 -n 或 (--adjustment) 選項時帶一個負值可以增加優先順序值，帶一個正值將減少優先順序值。記住，具有最低優先順序值的程序執行時有最高排程優先順序，因此可以這樣記憶，增加優先順序值對於其他程序而言更好（nice）。注意，您必須是超級使用者（根使用者）才能調低優先順序值。換句話說，常規使用者通常只能增加它們的優先順序值。

為了演示如何使用 nice 設定優先順序，首先同時在不同的 subshell 中啟動兩個 count1.sh 指令碼的副本，但是將其中一個的 nice 值設定為最大值 19。一會兒之後，我們使用 ps -l 顯示程序狀態，包括 niceness。最後，我們新增任意 30 秒的休眠時間，確保兩個 subshell 完成之後命令序列完成。這樣一來，我們在等待輸出時不會得到新的提示。結果如清單 8 所示。

清單 8. 使用 nice 設定一對程序的優先順序
[email protected]:~$ (sh count1.sh 2000000 A&);(nice -n 19 sh count1.sh 2000000 B&);\
> sleep 1;ps -l;sleep 10
A Thu Jan 21 14:38:39 EST 2010
B Thu Jan 21 14:38:39 EST 2010
F S   UID   PID  PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY          TIME CMD
0 R  1000   946     1 99  80   0 -  1001 -      pts/3    00:00:01 sh
0 R  1000   948     1 99  99  19 -  1001 -      pts/3    00:00:01 sh
0 R  1000   952 32408  0  80   0 -  1684 -      pts/3    00:00:00 ps
0 S  1000 32408 32407  0  80   0 -  5368 wait   pts/3    00:00:02 bash
A Thu Jan 21 14:38:45 EST 2010
B Thu Jan 21 14:38:45 EST 2010

您對兩個作業同時完成感到奇怪嗎？我們的優先順序設定怎麼了？記住，指令碼佔用了一個 CPU。這個系統執行在 AMD Athlon™ 7750 雙核處理器上，它的負載很輕，每個核心執行一個程序，不需要進行優化。

那麼，讓我們使用 4 個不同的 niceness 水平（0、6、12、18）啟動 4 個程序檢視會發生什麼情況。我們將增加每個程序的忙碌計數引數使之執行的時間更長一些。檢視清單 9 之前，請根據您瞭解的內容，預期一下會發生什麼情況。

清單 9. 使用 nice 設定 4 個程序的屬性
[email protected]:~$ (sh count1.sh 5000000 A&);(nice -n 6 sh count1.sh 5000000 B&);\
> (nice -n 12 sh count1.sh 5000000 C&);(nice -n 18 sh count1.sh 5000000 D&);\
> sleep 1;ps -l;sleep 30
A Thu Jan 21 16:06:00 EST 2010
C Thu Jan 21 16:06:00 EST 2010
D Thu Jan 21 16:06:00 EST 2010
B Thu Jan 21 16:06:00 EST 2010
F S   UID   PID  PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY          TIME CMD
0 R  1000  1422     1 94  80   0 -  1001 -      pts/3    00:00:00 sh
0 R  1000  1424     1 42  86   6 -  1001 -      pts/3    00:00:00 sh
0 R  1000  1427     1 56  92  12 -  1001 -      pts/3    00:00:00 sh
0 R  1000  1431     1 14  98  18 -  1001 -      pts/3    00:00:00 sh
0 R  1000  1435 32408  0  80   0 -  1684 -      pts/3    00:00:00 ps
0 S  1000 32408 32407  0  80   0 -  5368 wait   pts/3    00:00:02 bash
A Thu Jan 21 16:06:14 EST 2010
B Thu Jan 21 16:06:17 EST 2010
C Thu Jan 21 16:06:26 EST 2010
D Thu Jan 21 16:06:30 EST 2010

使用 4 個不同的優先順序我們發現，每個作業按照優先順序順序完成。請自行嘗試不同的 nice 值演示各種可能的情況。

使用 nice 啟動程序最後要注意的一點是：使用 nohup 命令時，不能使用命令清單或管道作為 nice 的引數。

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更改優先順序

renice

如果您正好啟動了一個程序，但意識到它應該以不同的優先順序執行，那麼有一種方法可以在啟動之後對其進行更改，即使用 renice 命令。您可以為程序指定一個絕對優先順序（不是調整值），程序的更改如清單 10 所示。

清單 10. 使用 renice 更改優先順序
[email protected]:~$ sh count1.sh 10000000 A&
[1] 1537
[email protected]:~$ A Thu Jan 21 16:17:16 EST 2010
sh count1.sh 1renice 1 1537;ps -l 1537
1537: old priority 0, new priority 1
F S   UID   PID  PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY        TIME CMD
0 R  1000  1537 32408 99  81   1 -  1001 -      pts/3      0:13 sh count1.sh 100
[email protected]:~$ renice +3 1537;ps -l 1537
1537: old priority 1, new priority 3
F S   UID   PID  PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY        TIME CMD
0 R  1000  1537 32408 99  83   3 -  1001 -      pts/3      0:18 sh count1.sh 100

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

另一種修改執行程序優先順序方法：

top命令

先鍵入top命令，top執行後，鍵入r，提示PID to renice:  如下圖：

鍵入所需修改優先順序的PID，提示"Renice PID  to value:" ，鍵入niceness值，完成優先順序修改。

Attention: 您必須是超級使用者才能為程序指定更高的排程優先順序，或者說讓它們的 nice 值更低。

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