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Linux中的Nice函數(shù)詳解
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在Linux操作系統(tǒng)中，Nice函數(shù)是一個(gè)被廣泛使用的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)。該函數(shù)被用于調(diào)整進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)，使得進(jìn)程運(yùn)行更加穩(wěn)定，能夠更好地適應(yīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等不同的負(fù)載。
本文將介紹Linux中的Nice函數(shù)及其原理。通過本文的了解，您將更好地理解系統(tǒng)負(fù)載和Linux進(jìn)程管理。
一、Nice函數(shù)是什么？
在Linux環(huán)境中，Nice函數(shù)是一個(gè)優(yōu)先級(jí)調(diào)整器。它定義了進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)，并根據(jù)進(jìn)程當(dāng)前的CPU使用率，動(dòng)態(tài)地調(diào)整當(dāng)前進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)。這個(gè)函數(shù)在Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核中提供了一個(gè)重要的限制方法，能夠有效地平衡系統(tǒng)負(fù)載，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
Nice函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)是通過修改進(jìn)程的nice值來實(shí)現(xiàn)的。nice值是一個(gè)進(jìn)程對(duì)其他進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度的重要參數(shù)。一個(gè)較大的nice值表示一個(gè)更低的進(jìn)程優(yōu)先級(jí)，因?yàn)橄到y(tǒng)將更傾向于調(diào)度優(yōu)先級(jí)較低的進(jìn)程。相反，一個(gè)較小的nice值意味著一個(gè)更高的進(jìn)程優(yōu)先級(jí)。
二、Nice函數(shù)的優(yōu)點(diǎn)
調(diào)整進(jìn)程的nice值是實(shí)現(xiàn)Linux進(jìn)程管理優(yōu)化的一種方法。
Nice函數(shù)能夠從根本上提高系統(tǒng)的資源利用率。通過動(dòng)態(tài)地調(diào)整進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)，Nice函數(shù)可以根據(jù)實(shí)時(shí)負(fù)載調(diào)整系統(tǒng)進(jìn)程的運(yùn)行，從而避免系統(tǒng)資源的過度開銷。例如，減小高CPU使用率的進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)，使得系統(tǒng)資源得以安排，避免進(jìn)程間的惡性競爭。
Nice函數(shù)還能夠提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。如果您正在運(yùn)行一個(gè)要求高資源的應(yīng)用程序，Nice函數(shù)可以將運(yùn)行該應(yīng)用程序的進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)提高一些，從而減少其他較低優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程被中斷的情況。這往往會(huì)使系統(tǒng)的響應(yīng)速度提高，從而更好地適應(yīng)負(fù)載變化。
三、Nice函數(shù)如何工作
Nice函數(shù)工作的方式是通過將調(diào)整進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)來實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。
對(duì)于較高的nice值，系統(tǒng)將對(duì)此類進(jìn)程進(jìn)行相對(duì)較少的上下文切換，以便其他高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程可以執(zhí)行。這樣一來，進(jìn)程的響應(yīng)時(shí)間和整個(gè)系統(tǒng)的相應(yīng)速度都會(huì)有所提高。
對(duì)于較低的nice值，與之相應(yīng)的是系統(tǒng)將調(diào)度此類進(jìn)程進(jìn)行頻繁的上下文切換，以便高優(yōu)先級(jí)的應(yīng)用程序可以獲得更多的CPU資源。進(jìn)程的排隊(duì)時(shí)間更短，響應(yīng)時(shí)間更快。
在Linux系統(tǒng)的多用戶環(huán)境中，Nice函數(shù)還有助于確保高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程獲得必要的資源來執(zhí)行其任務(wù)。它還可以避免用戶進(jìn)程占用系統(tǒng)資源的情況，保證服務(wù)器能夠穩(wěn)定地運(yùn)行。
四、Nice函數(shù)使用實(shí)例
下面，我們展示如何使用Nice函數(shù)來調(diào)整進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)：
$ nice -n 10 /home/user/程序
在這個(gè)實(shí)例中，我們使用Nice函數(shù)將某個(gè)程序的運(yùn)行優(yōu)先級(jí)降低了10。可以看到，程序現(xiàn)在將以較低的優(yōu)先級(jí)運(yùn)行以免對(duì)系統(tǒng)資源造成過多的競爭。
$ nice -n -10 /home/user/程序
在這個(gè)實(shí)例中，我們使用Nice函數(shù)將某個(gè)程序的運(yùn)行優(yōu)先級(jí)提高了10?？梢钥吹?，程序現(xiàn)在具有較高的優(yōu)先級(jí)，并且可以在系統(tǒng)資源競爭的情況下更快地響應(yīng)，使得其他程序及時(shí)完成。
五、結(jié)論
通過使用Nice函數(shù)，Linux進(jìn)程能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化的資源使用，從而避免系統(tǒng)資源的過度開銷。調(diào)整進(jìn)程優(yōu)先級(jí)是實(shí)現(xiàn)這種資源優(yōu)化的一種相對(duì)簡單的方法。
通過本文的介紹，您了解了如何使用Nice函數(shù)來調(diào)整進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)，以及如何優(yōu)化系統(tǒng)性能。Nice函數(shù)非常重要，它幫助管理多維度的系統(tǒng)負(fù)載，并保證計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定性和高效性。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- linux進(jìn)程狀態(tài)的變化原因
linux進(jìn)程狀態(tài)的變化原因
一般由內(nèi)核根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)和使用資源的頻率進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。
設(shè)置進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)：nice、renice
系統(tǒng)中運(yùn)行的每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)優(yōu)先級(jí)(亦稱“nice 值”)，其范圍從 -20 (更高優(yōu)先級(jí))到 19 (更低優(yōu)先級(jí))。默認(rèn)情況下，進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)是 0 (“基本”調(diào)度優(yōu)先級(jí))。優(yōu)先級(jí)比較大的進(jìn)程(nice 值比較小，更低到 -20)相對(duì)優(yōu)先級(jí)比較小的進(jìn)程(直到 19)將比較頻繁地被調(diào)度運(yùn)行衡譽(yù)梁，因此就擁有更多的進(jìn)程周期。一般用戶只能降低它們自己進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)別，并限于 0 到 19 之間。超級(jí)用戶(root)可以將任何進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)設(shè)定為任何值。
renice
如果某個(gè)或某些進(jìn)程消耗了過多的系統(tǒng)資源，除了終止它們，您還可以更改它們的優(yōu)先級(jí)。為此，請使用 renice 命令。其語法為：
renice 優(yōu)先級(jí) pid …> pgrp …> 用戶名 …>
其中，優(yōu)先級(jí)是指優(yōu)先級(jí)的值；pid (對(duì)多個(gè)進(jìn)程請使用 -p 選項(xiàng))表示進(jìn)程 ID 號(hào)；pgrp (如果有咐運(yùn)多個(gè)，請用 -g)表示進(jìn)程組 ID 號(hào)；而用戶(如果不只一個(gè)，請用 -u)表示進(jìn)程所有者的用戶名。
假定您運(yùn)行了一個(gè)執(zhí)行長時(shí)間科學(xué)運(yùn)算的進(jìn)程(其 PID 為 785)，但是您虛乎又想要玩一個(gè)游戲而想要釋放一些系統(tǒng)資源。那么您可以：
$ renice +15 785
這樣，您的那個(gè)進(jìn)程可能需要花費(fèi)更長一些時(shí)間完成，不過它就不會(huì)從其他進(jìn)程手里搶走 CPU 時(shí)間片。
如果您是系統(tǒng)管理員，而且您發(fā)覺某些用戶執(zhí)行了過多的進(jìn)程并消耗了過多的系統(tǒng)資源時(shí)，您只需鍵入一個(gè)命令就可以改變這些用戶進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)：
# renice +20 -u li_si
這樣，li_si 的所有進(jìn)程都將擁有更低優(yōu)先級(jí)，因而就不會(huì)阻礙其他用戶的進(jìn)程了。
nice
既然您已經(jīng)了解可以更改進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)，您可能需要按照指定的優(yōu)先級(jí)執(zhí)行命令。為此，請使用 nice 命令。
此時(shí)，您需要把您要運(yùn)行的命令作為 nice 的一個(gè)參數(shù)。而其另一個(gè)參數(shù) -n 可用來設(shè)置優(yōu)先級(jí)別。默認(rèn)情況下 nice 將設(shè)置優(yōu)先級(jí)為 10。
比如，您想要?jiǎng)?chuàng)建一張 Mandrakelinux 安裝 CD-ROM 的 ISO 映像：
$ dd if=/dev/cdrom of=~/mdk1.iso
在某些裝配標(biāo)準(zhǔn) IDE CD-ROM 的系統(tǒng)上，復(fù)制大量信息的進(jìn)程將消耗過多系統(tǒng)資源。要避免復(fù)制操作阻礙其他進(jìn)程，您可以用如下命令在一個(gè)比較低的優(yōu)先級(jí)上啟動(dòng)該進(jìn)程：
$ nice -n 19 dd if=/dev/cdrom of=~/mdk1.iso
然后就可以繼續(xù)工作了。
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