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Linux Nice 优先级功能解析

article 2025/1/24 14:28:44

在 Linux 操作系统中，进程的调度决定了系统如何分配 CPU 时间给各个进程。每个进程都有一个优先级，这个优先级决定了它获得 CPU 资源的优先程度。`nice` 是 Linux 中一个非常重要的命令，它允许用户在启动进程时设置其优先级。下面详细解析 nice 命令以及它的优先级功能。

1. 什么是 Nice 值？

Nice 值（也称为“礼貌值”）是用来描述进程相对于其他进程的优先级的参数。系统中的每个进程都有一个 nice 值，它影响操作系统对该进程分配 CPU 时间的优先顺序。进程的 nice 值越低，优先级越高，获得 CPU 时间的机会就越多；反之，nice 值越高，进程的优先级越低，CPU 时间分配给它的概率就越小。

范围：nice 值的范围是从 -20 到 19。
- -20 表示 最高优先级。
- 19 表示 最低优先级。
- 默认值是 0，即正常优先级。

2. `nice` 命令

nice 命令用于启动一个新进程时设置其 nice 值。通过设置 nice 值，可以在启动进程时指定该进程的优先级。

基本语法：

nice -n <nice_value> command

-n <nice_value>：指定进程的 nice 值。<nice_value> 是一个整数，范围从 -20 到 19。
command：要执行的命令，指定要启动的进程。

示例：

启动一个优先级较高的进程（nice 值为 -10）：
```
nice -n -10 command
```
这会启动 command，并将其优先级提高（减少其 nice 值，意味着它会获得更多的 CPU 时间）。
启动一个优先级较低的进程（nice 值为 10）：
```
nice -n 10 command
```
这会启动 command，并将其优先级降低（增加其 nice 值，意味着它会获取较少的 CPU 时间）。

注意：

只有 root 用户可以使用负的 nice 值（即提高进程优先级）。普通用户只能将 nice 值设置为非负值（即降低进程优先级）。
如果没有显式设置 nice 值，则默认值为 0。

3. `renice` 命令

nice 命令只能在启动进程时设置 nice 值，但如果想要修改已运行的进程的优先级，则需要使用 renice 命令。

基本语法：

renice -n <nice_value> -p <pid>

-n <nice_value>：指定新的 nice 值。
-p <pid>：指定要调整优先级的进程的 PID。

示例：

调整一个正在运行的进程的优先级：
```
renice -n 5 -p 1234
```
这将把进程 ID 为 1234 的进程的 nice 值设置为 5，降低其优先级。
提高一个进程的优先级（root 用户可以使用负的 nice 值）：
```
renice -n -5 -p 1234
```
这将把进程 ID 为 1234 的进程的 nice 值设置为 -5，提升其优先级。

4. Nice 值对进程调度的影响

Linux 系统使用 完全公平调度器（CFS，Completely Fair Scheduler）来调度进程。CFS 在调度时会考虑进程的 nice 值、进程的运行时间、等待时间等因素，尽量公平地分配 CPU 时间。

高 nice 值（负优先级）：进程会被系统认为是“礼貌的”，即系统会优先调度其他进程，只有在空闲时才分配 CPU 时间给高 nice 值的进程。这样可以避免低优先级进程占用过多资源。
低 nice 值（高优先级）：进程会被系统认为是“贪婪的”，它会获得更多的 CPU 时间。通常，实时应用程序或一些需要高响应速度的程序会将 nice 值设置为负数，以保证其优先获得 CPU 时间。

5. 示例：如何合理使用 `nice`

使用 nice 启动计算密集型任务：如果你有一个计算密集型任务（例如复杂的科学计算或者视频编码），并希望它不会占用过多的 CPU 资源，从而影响到其他任务，可以使用 nice 命令将其优先级降低。
```
nice -n 10 python long_calculation.py
```
使用 nice 启动一个实时任务：如果你需要启动一个实时任务，并希望该任务优先获得 CPU 时间，可以将 nice 值设置为负值（root 权限）：
```
sudo nice -n -10 ./real_time_task
```