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簡介
這是Linux命令拾遺系列的第八篇，本篇主要介紹top命令中nice%這個指標的含義以及進程優先級相關內容。
本系列文章索引
Linux命令拾遺-入門篇
Linux命令拾遺-文本處理篇
Linux命令拾遺-軟件資源觀測
Linux命令拾遺-硬件資源觀測
Linux命令拾遺-剖析工具
Linux命令拾遺-動態追蹤工具
Linux命令拾遺-理解系統負載
在各種查看CPU使用率的工具中(如top)，一般都有us%、sy%、ni%等，us%與sy%含義是比較容易理解的，一個是用戶態CPU使用率，一個是內核態CPU使用率。
但ni%就比較晦澀難懂了，它代表被調整過nice值的進程占用的CPU使用率，很難理解對不對，來看看下面的例子。
調整進程nice值
首先，我們使用stress命令起2個進程，對CPU制造一些壓力，如下：
# 起2個吃CPU的后台進程
$ stress -c 2 &
# 查看兩個stress進程，進程號為194022、194022
$ pstree -Tp $$
bash(193921)─┬─pstree(194101)
└─stress(194017)─┬─stress(194022)
└─stress(194023)
由於我機器是多核的，操作系統會將兩個stress進程調度到兩個核上，為了達到效果，我們將這2個進程綁定到1號核上運行，如下：
# 綁定2個stress進程到CPU的1號核上
$ taskset -pc 1 194022
$ taskset -pc 1 194023
# 然后使用top查看，如下圖
$ top
可以看到，此時%Cpu1是占滿的100%，兩個stress進程各占50%，這很好理解，兩個同樣吃CPU進程跑在一個核上，大家各分一半嘛！
這里需要注意一下進程的PR與NI列，這兩個都代表了進程的優先級，PR是內核調度時使用的優先級(priority)，默認20，值越大優先級越低，而NI是開放給用戶調整的優先級(nice)，默認0，nice值越大，則進程會表現得越謙讓(nice)，先讓別的進程獲得CPU，表現為優先級越低。
如下，我們通過renice命令調整194023進程的nice值為5，以降低它的優先級：
$ renice -n 5 -p 194023
$ top
可以發現，現在%Cpu1的us是75.7，ni是24.3，沒被調整nice的進程194022的%CPU是75.1，而調整了的進程194023的%CPU是24.6，同時NI列從0變成了5，PR列從20變成了25，可以發現%ni的值24.3幾乎等於被調整過nice值進程的CPU使用率，即24.6。
再看看我開頭說的ni%的定義，ni%代表被調整過nice值的進程占用的CPU使用率，現在感覺這句話是不是再清楚不過了，被調整了nice值的進程，會從us%中分離出來單獨顯示，這樣當一批非常吃CPU的進程被調整nice值后，調整的人就能非常清楚的知道，這些進程現在占用多少CPU了。
如下，再通過renice命令調用194023進程的nice值為19，這是nice值能設置的最大值：
$ renice -n 19 -p 194023
$ top
可以發現194023這個進程CPU使用率更低了，且%Cpu1的ni也更低了，並且NI變成了19，PR變成了39。
PR與NI
上面可以看到，PR與NI好像滿足這樣一種等式關系：PR = 20 + NI，那么為什么Linux要設計這兩套優化級呢？
其實，在進程執行的過程中，就算你調整了進程NI值導致PR變化，PR還是可以再次由CPU調度器根據需要動態調整的，在這種情況下，上面的公式就不成立了。並且，在內核代碼里，PR才是CPU調度器真正使用的優化級，而NI只是開放給用戶修改的。
另外，NI值是給普通進程使用的，范圍是[-20 ~ 19]共39個級別，對應PR就是[0 ~ 39]。
而PR的取值范圍可以是[-100 ~ 39]共139個級別，其中[-100, -1]是給實時進程用的。
所以在Linux中PR大於0是普通進程，小於0是實時進程。
注：在top中會看到 PR = rt 的進程，這個rt等同於-100
可以發現，對於普通進程，不管用戶怎么調整NI值，進程的PR都不會低於0，也就是保證所有實時進程的優先級，都要大於普通進程，像Linux中的一些內核進程就是實時進程(如：migration/0)，必須保證他們被優先執行。
如下，在Linux中，可以通過chrt命令查看內核支持的實時進程調度策略：
$ chrt -m
SCHED_OTHER min/max priority : 0/0
SCHED_FIFO min/max priority : 1/99
SCHED_RR min/max priority : 1/99
SCHED_BATCH min/max priority : 0/0
SCHED_IDLE min/max priority : 0/0
SCHED_DEADLINE min/max priority : 0/0
是的，你會發現SCHED_FIFO/SCHED_RR策略都有[1,99]共99個實時優先級(real_time_priority)可用，它和PR的關系是：PR = -1 - real_time_priority。
如下，之前通過增大NI值而降低了優先級的194023進程，我再把它修改為實時進程：
# 設置194023進程為實時進程，調度策略為SCHED_RR，實時優先級為10，PR = -1 -10 = -11
$ sudo chrt --rr --pid 10 194023
# 查看實時優先級
$ chrt -p 194023
pid 194023's current scheduling policy: SCHED_RR
pid 194023's current scheduling priority: 10
# 再看CPU使用率
$ top
可以看到，194023被調整為實時進程后，把CPU占滿了，沒有給同核心運行的普通進程194022留下任何CPU時間。
所以實時進程的調度是搶占式的，只要其不結束，低優先級進程完全沒有機會使用CPU，而對於普通進程而言，多少會留一點CPU時間給其它低優先級的普通進程使用的。
另外，使用ps -l也可以查看進程的PR與NI，如下：
$ ps -lp 194022 194023
F S UID PID PPID C PRI NI ADDR SZ WCHAN TTY TIME CMD
1 R 0 194022 194017 97 80 0 - 964 - ? 1943:32 stress -c 2
1 R 0 194023 194017 2 49 - - 964 - ? 52:08 stress -c 2
看PRI這一列，可以發現，194022在top中是20，在ps中是80，而194023在top中是-11，在ps中是49，它們都相差60。
是的，他們含義是一致的，只是顯示的基准值不同而已，top中0以下代表實時進程，而ps -l中60以下代表實時進程。
往期內容
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原來awk真是神器啊
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