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1. Linux 进程中的 nice 值

nice 值通过调整进程的优先级，间接控制 CPU 时间片的分配权重，从而实现对进程调度行为的精细控制。它是 Linux 系统中平衡实时任务与后台任务资源占用的核心工具之一。

优先级调整
核心机制：nice 值（范围 -20 到 19）直接控制进程的调度优先级。
低 nice 值（如 -20）：表示高优先级，进程更容易被调度器选中，获得更多 CPU 时间片。
高 nice 值（如 19）：表示低优先级，进程被调度的频率降低，CPU 时间片分配减少。

记忆：一个进程的 nice 值越高，说明对别的进程越 nice，别的进程运行得越好越快。

2. 代码

设计说明

• 独立程序：高优先级和低优先级程序完全分离，便于独立运行和调试。
• CPU 绑定：两个程序均绑定到 CPU 0，消除多核干扰。
• 时间片观测：每秒打印计数器增量，反映时间片分配比例。

a. high_nice.cc

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <sys/resource.h>
#include <sched.h>
#include <atomic>
#include <thread>// 绑定到指定 CPU 核
void bind_cpu(int cpu_id) {cpu_set_t mask;CPU_ZERO(&mask);CPU_SET(cpu_id, &mask);if (sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask) < 0) {perror("sched_setaffinity");exit(1);}
}// 设置进程的 nice 值
void set_nice(int niceness) {if (setpriority(PRIO_PROCESS, 0, niceness) < 0) {perror("setpriority");exit(1);}
}std::atomic<long> counter(0);  // 全局计数器void worker() {while (true) {counter++;  // 高速递增计数器}
}void reporter() {long last = 0;while (true) {std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));long current = counter.load();std::cout << "[HIGH] Increment: " << current - last << std::endl;last = current;}
}int main() {bind_cpu(0);         // 绑定到 CPU 0set_nice(-5);       // 设置最高优先级（需 root 权限）std::thread t1(worker);std::thread t2(reporter);t1.join();t2.join();return 0;
}

b. low_nice.cc

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <sys/resource.h>
#include <sched.h>
#include <atomic>
#include <thread>// 绑定到指定 CPU 核
void bind_cpu(int cpu_id) {cpu_set_t mask;CPU_ZERO(&mask);CPU_SET(cpu_id, &mask);if (sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask) < 0) {perror("sched_setaffinity");exit(1);}
}// 设置进程的 nice 值
void set_nice(int niceness) {if (setpriority(PRIO_PROCESS, 0, niceness) < 0) {perror("setpriority");exit(1);}
}std::atomic<long> counter(0);  // 全局计数器void worker() {while (true) {counter++;  // 高速递增计数器}
}void reporter() {long last = 0;while (true) {std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));long current = counter.load();std::cout << "[LOW]  Increment: " << current - last << std::endl;last = current;}
}int main() {bind_cpu(0);         // 绑定到 CPU 0set_nice(10);        // 设置最低优先级std::thread t1(worker);std::thread t2(reporter);t1.join();t2.join();return 0;
}

c. Makefile

CPP = g++
CFLAGS = -std=c++11 -pthread -O2
TARGETS = high_nice low_niceall: $(TARGETS)high_nice: high_nice.cc$(CPP) $(CFLAGS) $< -o $@low_nice: low_nice.cc$(CPP) $(CFLAGS) $< -o $@clean:rm -f $(TARGETS)

运行：

make# bash1
sudo ./high_nice# bash2
sudo ./low_nice

3. 结果测试

nice 值为 -5 的占据 CPU 的 96%， nice 值为10 的占据 CPU 的3.7%。