【Linux】进程优先级 && 命令行参数 && 环境变量

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前言

世上有两种耀眼的光芒，一种是正在升起的太阳，一种是正在努力学习编程的你!一个爱学编程的人。各位看官，我衷心的希望这篇博客能对你们有所帮助，同时也希望各位看官能对我的文章给与点评，希望我们能够携手共同促进进步，在编程的道路上越走越远！

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、进程优先级

1.1、进程优先级的基本概念

• 指定进程获取某种资源(如：CPU等)的先后顺序。
• 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。
• Linux中优先级数字越小，优先级越高。

要维护一个进程的优先级：task_struct 进程控制块(是描述进程,里面包含了进程的所有属性) --->     struct ----> 内部字段 ----> (default_proi = 80) + (nice = ??) = proi(新的优先级)。

进程的优先级也是进程控制块中所有属性的一种(是内部字段中的一部分)。

1.2、优先级 VS 权限

权限：是能不能的问题。

优先级：已经能了，我们获取资源的顺序。

1.3、为什么要有优先级？

进程访问的资源(CPU)始终都是有限的，系统中进程大部分情况都是较多的。

操作系统关于调度和优先级的原则：分时操作系统，基本的公平，如果进程因为长时间不被调度，就造成了饥饿问题。

1.4、Linux的优先级的特点 && 查看方式

• ps -l:只能查看当前终端(当前所在分频页面)下启动的进程。
• ps -al:查看所有终端下启动的进程。

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
• 每次调整优先级，都是从80开始的
• nice/renice：可以对一个指定的进程，在启动前或运行时，对进程的优先级做动态调整
• nice并不能让你任意调整，而是有范围的！若任意调整的话，会打破原则中基本的公平
•  一个进程的优先级是不能频繁更改的

NI：进程优先级的修正数据，nice值，新的优先级 = 优先级 + nice，达到对于进程优先级动态修改的过程。

nice并不能让你随意调整，而是有范围的。[-20~19]

1.5、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。

1.6、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

1.7、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。

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的方式：
如果这种方式下，进程过多，CPU切换负担过重，那么这些进程会出现卡顿的情况，本质是每一个进程被CPU调度的周期变长了。

二、命令行参数

vim Makefile

myprocess : myprocess.c
     gcc - o $@ $ ^ -g
.PHONY:clean
clean :
     rm - f myprocess
		 

:%s/testStatus/myprocess/   //:将testStatus改成myprocess

vim myprocess.c

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

//第一个参数argc代表指针数组中参数的个数有多少  
//第二个参数类型：指针数组,char *指向的是字符串首字符的地址
int main(int argc, char* argv[])
{
	if (argc != 2)
	{
		 printf("Usage: %s -[a,b,c,d]\n", argv[0]);//下标为0的位置,始终会有元素(./程序名)
		 return 1;
	}
	if(strcmp(argv[1], "-a") == 0)
	{
		 printf("this is function1\n");
	}
	else if(strcmp(argv[1], "-b") == 0)
	{
		 printf("this is function2\n");
	}
	else if(strcmp(argv[1], "-c") == 0)
	{
		 printf("this is function3\n");
	}
	else if(strcmp(argv[1], "-d") == 0)
	{
		 printf("this is function4\n");
	}
	else
	{
		 printf("no this function!!\n");
	 }

	for(int i = 0; i < argc; i++)
    {
        printf("argv[%d]->%s\n", i, argv[i]);
    }
}

为什么要有命令行参数：

本质：命令行参数本质是交给我们程序不同的选型，用来定制不同的程序功能。命令行中会携带很多的选项。就像 switch 和 case一样。

命令行解释器(bash)在启动时，会为我们维护一张指针数组表，bash将 ./myprocess -a -b -c -d这条命令，遇到这条命令的空格就分成了 n 个子字符串，将子字符串转换成指针数组表里的元素。

我们再来看接下来的代码：

vim myprocess.c

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int g_val = 100000;
int main()
{
    printf("I am father process, pid: %d, ppid: %d, g_val: %d\n", getpid(), getppid(), g_val);
    sleep(5);

    pid_t id = fork();
    if(id == 0)
    {
        //child
        while(1)
        {
            printf("I am child process, pid: %d, ppid: %d, g_val: %d\n", getpid(), getppid(), g_val);
            sleep(1);
        }
    }
    else 
    {
        // father
        while(1)
        {
            printf("I am father process, pid: %d, ppid: %d, g_val: %d\n", getpid(), getppid(), g_val);
            sleep(1);
        }
    }
}

父进程的数据，默认能被子进程看到并访问。

命令行中启动的程序，都会变成进程，其实都是bash的子进程。

三、环境变量

3.1、基本概念

• 环境变量(environment variables)一般是指在操作系统中用来指定操作系统运行环境的一些参数，如：我们在编写C/C++代码的时候，在链接的时候，从来不知道我们的所链接的动态静态库在哪里，但是照样可以链接成功，生成可执行程序，原因就是有相关环境变量帮助编译器进行查找。
• 环境变量通常具有某些特殊用途，还有在系统当中通常具有全局特性。

3.2、常见环境变量

• PATH : 指定命令的搜索路径
• HOME : 指定用户的主工作目录(即用户登陆到Linux系统中时,默认的目录)
• SHELL : 当前Shell,它的值通常是/bin/bash
• HISTSIZE:默认记录用户输入的最新的1000条的历史命令

3.3、查看环境变量方法

echo $PATH
//显示 PATH 环境变量的内容

3.4、有什么方法可以不用带路径，直接就可以运行呢？

我们自己生成的可执行程序，必须加程序的路径(./)才可以执行；但是Linux中的ls、pwd等这些可执行程序不需要加程序的路径，都可以执行，为什么呢？

Linux中，存在一些全局的设置，表明，告诉命令行解释器，应该去那些路径下，去寻找可执行程序。ls命令的路径是在PATH环境变量当中的，所以执行ls命令，就不用带./

echo $PATH

我们一般执行那个命令的时候，我们的命令行解释器(bash)会先去 PATH 这个环境变量下的所有路径里去找有没有我们对应的可执行程序，如果有，就不用加程序的路径(./)了；如果没有，就得加程序的路径(./)。

强硬的方法：

sudo cp myprocess usr/bin/

我们把我们写的myprocess可执行程序拷贝(安装)到Linux系统里指定的PATH环境变量下的 usr/bin 路径下。

温柔的方法：

把我们写的可执行程序myprocess的路径添加到PATH环境变量里呢？

PATH=/home/song/111/code/lesson

因为PATH是变量，我们可以直接让路径赋值给环境变量，但是我们会把PATH环境变量下的所有路径都给覆盖了，不能这么干。

但是不用担心，因为目前PATH环境变量是我们登录Linux系统的时候，就已经被加载到bash进程当中(内存)，现在的环境变量是内存级的(默认我们查到的环境变量是内存级的)；实际上环境变量的设置，不仅仅是在内存里，在系统的配置文件里也是有的，我们再重新登录一下Linux系统就可以了。

但是我们依然想要将可执行程序myprocess的路径添加到PATH环境变量里？

PATH=$PATH:/home/song/111/code/lesson

保留原来PATH里的路径，再添加一个路径。

但是这个只是在内存级里设置的，Linux系统重新登录一下，我们添加的路径又会消失。

我们想要我们添加的路径，永久的保存在PATH环境变量里，怎么做呢？

最开始的环境变量不是在内存中，而是默认在系统对应的配置文件中。在登录Linux系统的时候，会创建一个bash进程，系统里的配置文件会被bash进程拷贝一份，所以，我们每次重新登录的时候，PATH下的路径都会回复原样。

系统的配置文件在哪里？

这些配置文件都在属于自己的家目录下。

PATH=$PATH:/home/song/111/code/lesson

我们可以把我们添加的路径，可以通过 PATH=$PATH:/home/song/111/code/lesson它，添加到系统的配置文件中，这样我们每次重新打开Linux系统，我们都可以不带路径(./)来执行可执行程序(myprocess)。

3.5、和环境变量相关的命令

• echo + $xxx: 显示某个环境变量值
• export + name=val: 导入一个新的环境变量name
• env: 显示所有环境变量
• unset + name: 清除环境变量
• set: 显示本地定义的shell变量和环境变量

我们导入一个变量 hello=123456 ，但是我们没有写export，我们在所有的环境变量中搜索，并没有找到，但是我们却能够单独把这个变量的内容打印到屏幕上。虽然 hello 变量在环境变量中，但是叫本地变量(身在曹营，心在汉)。

3.6、环境变量的组织方式

每个程序都会收到一张环境变量表，环境变量表是一个字符指针数组，每个指针指向一个以’\0’结尾的环境字符串。

3.7、通过代码如何获取环境变量

通过第三方变量environ获取

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

int main(int argc, char* argv[])
{
	// 获取一下环境变量
	extern char** environ;//声明一下 environ
	for(int i = 0; environ[i]; i++)
	{
	    printf("env[%d]->%s\n", i, environ[i]);
	}
}

//字符串可以理解为数组，数组名就是数组首元素的地址
//environ[i]:是指针数组里面的元素，元素是环境变量(字符串)的地址，所以元素就是字符串

libc中定义的全局变量environ指向环境变量表,environ没有包含在任何头文件中,所以在使用时 要用extern声明。

命令行第三个参数

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

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

磁盘中有系统的配置文件，而配置文件里面包含了环境变量；Linux系统登录，会在内存中加载bash进程。bash进程将配置文件(里面包含，环境变量)里的数据拷贝了一份。

环境变量可是很多的，bash内部是如何组织的呢？

bash在启动时，也会为我们维护一张表，这张表是一个指针数组表(char *env[])，这张表指向的内容都是char*的,所以，每当我们有一个环境变量(就是字符串，如:PATH=/usr/bin:/a/b/c/...)，环境变量把对应的字符串，从配置文件加载进来，字符串信息就有了，把字符串的地址填到我们的环境变量表里，环境变量表的最后一位以 NULL 结尾。

bash进程启动的时候，默认会给我们子进程形成两张表：argv[]命令行参数表，env[]环境变量表(从OS的配置文件夹来)。bash通过各种方式交给子进程。

3.8、通过系统调用获取或设置环境变量

putenv , 后面讲解

getenv , 根据环境变量名拿到环境变量的内容，本次讲解

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

int main(int argc, char* argv[], char* env[])
{
	char* path = getenv("PATH");
	if (path == NULL) 
		return 1;
	printf("path: %s\n", path);
	for (int i = 0; env[i]; i++)
	{
		printf("env[%d]->%s\n", i, env[i]);
	}

	fork(); // 能！子进程能获得命令行参数和全局变量   bash(父进程) ---> main(子进程) ---> fork()(创建子进程的子进程)
}

常用getenv和putenv函数来访问特定的环境变量。

3.9、环境变量通常是具有全局属性的

• 环境变量通常具有全局属性，可以被子进程继承下去

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

int main()
 {
    char * env = getenv("MYENV");
    if(env){
        printf("%s\n", env);
    }
    return 0;
 }

直接查看，发现没有结果，说明该环境变量根本不存在

• 导出环境变量   export MYENV="hello world"
• 再次运行程序，发现结果有了！说明：环境变量是可以被子进程继承下去的！想想为什么？

3.10、内建命令

export myval=111111 
//将导入myval成环境变量

echo $myval  
//也能将环境变量myval的内容打印出来(111111)

那么export命令被命令行解释器(bash)运行的时候，不会创建子进程吗？
如果创建子进程，那么export导出来的环境变量就不应该被bash看到。
因为父进程的数据，默认能被子进程看到并访问，是因为创建子进程的时候，子进程是通过fork()继承的方式，看到父进程的。如果子进程导入了一些环境变量做修改了，父进程是看不到的。

但是，我们这里的父进程是能够看到导入环境变量的内容的，这是怎么回事？

那是因为 export 、echo是内建命令，由父进程(bash)亲自执行，并不会创建子进程。

总结

好了，本篇博客到这里就结束了，如果有更好的观点，请及时留言，我会认真观看并学习。
不积硅步，无以至千里；不积小流，无以成江海。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-843276.html

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