本篇內(nèi)容主要講解“如何理解Linux之進(jìn)程優(yōu)先級PR和NI”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“如何理解Linux之進(jìn)程優(yōu)先級PR和NI”吧!

創(chuàng)新互聯(lián)：于2013年創(chuàng)立為各行業(yè)開拓出企業(yè)自己的“網(wǎng)站建設(shè)”服務(wù)，為數(shù)千家公司企業(yè)提供了專業(yè)的網(wǎng)站設(shè)計(jì)制作、成都網(wǎng)站制作、網(wǎng)頁設(shè)計(jì)和網(wǎng)站推廣服務(wù)， 按需求定制開發(fā)由設(shè)計(jì)師親自精心設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的效果完全按照客戶的要求，并適當(dāng)?shù)奶岢龊侠淼慕ㄗh，擁有的視覺效果，策劃師分析客戶的同行競爭對手，根據(jù)客戶的實(shí)際情況給出合理的網(wǎng)站構(gòu)架，制作客戶同行業(yè)具有領(lǐng)先地位的。

    JDK中線程有優(yōu)先級，0-10，１０表示優(yōu)先級最大，而在Linux中則值最小表示優(yōu)先級最高，優(yōu)先級高的占用CPU的時(shí)間多。

    Linux中有PR和NI，在top命令的結(jié)果中就可以看到，如下圖１是top的結(jié)果，可以看到NI和PR的列值:

　　　　　　　圖１

    先來搞清楚PR(priority)和NI(nice)值的區(qū)別

nice值

    這是一個(gè)反應(yīng)進(jìn)程優(yōu)先級狀態(tài)的值，范圍在-20到19，即總共有40個(gè)值，值最小，優(yōu)先級最高，默認(rèn)值是0

nice值雖然不是priority值，但是它可以影響進(jìn)程優(yōu)先級

    nice值越低的進(jìn)程搶占CPU的能力越強(qiáng)，而nice值越高的進(jìn)程搶占CPU的能力越弱

    在原來O1調(diào)度的Linux上，nice值也叫靜態(tài)優(yōu)先級，一旦設(shè)置了，除非手動(dòng)renice修改值，否則不會改變；在priority值在O1調(diào)度的Linux上，值是會變的，所以也叫動(dòng)態(tài)優(yōu)先級。

    在linux上，renice  10  pid，這樣就可以將pid的那個(gè)進(jìn)程的優(yōu)先級設(shè)置為10，renice設(shè)置值的時(shí)候只能設(shè)置為值更大的值，比如之前的值是5，之后的值設(shè)置為10是可以的，但是設(shè)置為-10是不可以的，會報(bào)沒有權(quán)限的錯(cuò)誤，除非使用root用戶。 

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

    實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)需要保證相關(guān)的實(shí)時(shí)進(jìn)程在較短的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)，不會有較長的延時(shí)，并且要求最小的中斷延時(shí)和進(jìn)程切換延時(shí)。對于這樣的需求，一般的進(jìn)程調(diào)度算法，無論是O1還是CFS都是無法滿足的，所以內(nèi)核在設(shè)計(jì)的時(shí)候，將實(shí)時(shí)進(jìn)程單獨(dú)映射了100個(gè)優(yōu)先級，這些優(yōu)先級都要高于正常進(jìn)程的優(yōu)先級(nice值)，而實(shí)時(shí)進(jìn)程的調(diào)度算法也不同，它們采用更簡單的調(diào)度算法來減少調(diào)度開銷。

    由于實(shí)時(shí)進(jìn)程，無論是O1還是CFS調(diào)度，都滿足不了，所以給它們分配0-100的值優(yōu)先級，使用簡單的調(diào)度算法，來減少開銷。

    實(shí)時(shí)進(jìn)程和非實(shí)時(shí)進(jìn)程的區(qū)分是通過優(yōu)先級來區(qū)分的，0-99的都是實(shí)時(shí)進(jìn)程，而100-139的都是非實(shí)時(shí)進(jìn)程，NICE的-20~19對應(yīng)著100~139，如果PR列中看到的是'rt'，那么說明這個(gè)任務(wù)/進(jìn)程是realtime進(jìn)程，即實(shí)時(shí)進(jìn)程，有時(shí)候會看到PR的值不是數(shù)值，而是rt的。

    如下List-1中所示，policy options部分，系統(tǒng)給進(jìn)程５種調(diào)度策略，這５中調(diào)度策略是給倆中進(jìn)程使用的，實(shí)時(shí)進(jìn)程：SCHED_FIFO、SCHED_RR，而對于非實(shí)時(shí)進(jìn)程則是：SCHED_OTHER、SCHED_OTHER、SCHED_IDLE。

    List-1

mjduan@dmj:/mnt/sdb1/doc/minedoc$ chrt --help
Show or change the real-time scheduling attributes of a process.

Set policy:
 chrt [options] <priority> <command> [<arg>...]
 chrt [options] --pid <priority> <pid>

Get policy:
 chrt [options] -p <pid>

Policy options:
 -b, --batch          set policy to SCHED_BATCH
 -d, --deadline       set policy to SCHED_DEADLINE
 -f, --fifo           set policy to SCHED_FIFO
 -i, --idle           set policy to SCHED_IDLE
 -o, --other          set policy to SCHED_OTHER
 -r, --rr             set policy to SCHED_RR (default)

Scheduling options:
 -R, --reset-on-fork       set SCHED_RESET_ON_FORK for FIFO or RR
 -T, --sched-runtime <ns>  runtime parameter for DEADLINE
 -P, --sched-period <ns>   period parameter for DEADLINE
 -D, --sched-deadline <ns> deadline parameter for DEADLINE

Other options:
 -a, --all-tasks      operate on all the tasks (threads) for a given pid
 -m, --max            show min and max valid priorities
 -p, --pid            operate on existing given pid
 -v, --verbose        display status information

 -h, --help           display this help
 -V, --version        display version

For more details see chrt(1).

    系統(tǒng)的整體調(diào)度策略：

1.     如果系統(tǒng)中存在要執(zhí)行的實(shí)時(shí)進(jìn)程，那么執(zhí)行實(shí)時(shí)進(jìn)程

2.     直到實(shí)時(shí)進(jìn)程退出或者主動(dòng)讓出CPU時(shí)，才會調(diào)度執(zhí)行非實(shí)時(shí)進(jìn)程

sched_fifo: 是實(shí)時(shí)進(jìn)程的調(diào)度策略之一，使用FIFO的策略，在優(yōu)先級一樣的情況下，誰先進(jìn)入隊(duì)列那么那個(gè)先被調(diào)度

sched_rr: 是實(shí)時(shí)進(jìn)程調(diào)度策略之一，使用時(shí)間分片的策略，默認(rèn)是100ms，這種策略簡單，適合實(shí)時(shí)進(jìn)程延時(shí)小的特點(diǎn)

    Linux上更麻煩的是非實(shí)時(shí)調(diào)度策略，linux上很多進(jìn)程都是非實(shí)時(shí)進(jìn)程，它們的主要調(diào)度算法是O1和CFS調(diào)度策略

O1調(diào)度策略

    是2.6內(nèi)核版本引入的，到2.6.63就被替換為CFS了

    命名為O1是因?yàn)樗惴ǖ臅r(shí)間復(fù)雜度是O1，使用時(shí)間分片思路來，將cpu的時(shí)間分為一小段一小段，每個(gè)進(jìn)程占用一段時(shí)間分片，對于多核的來說，對每個(gè)cpu進(jìn)行這樣時(shí)間分片即可。優(yōu)先級是怎么處理的呢：優(yōu)先級高的時(shí)間分片占用多，反之占用少

CFS完全公平調(diào)度

    O1對多核、多CPU支持的不好，性能不好，此外linux內(nèi)核還要加上cgroup的功能，所以被替換為了CFS，Linux在2.6.23之后開始啟用CFS作為對一般優(yōu)先級(SCHED_OTHER)進(jìn)程調(diào)度方法

    CFS調(diào)度策略會收集虛擬時(shí)間，然后構(gòu)建紅黑樹red-block tree，虛擬時(shí)間就是紅黑樹的key，所以虛擬時(shí)間越短的會在紅黑樹的最左邊，查詢的時(shí)間復(fù)雜度是Log(N)。

    大致是這樣的，會根據(jù)當(dāng)前進(jìn)程的優(yōu)先級和執(zhí)行時(shí)間，來生成一個(gè)虛擬時(shí)間，對每個(gè)進(jìn)程都是如此，最后構(gòu)建紅黑樹，紅黑樹中左邊的進(jìn)程表示虛擬時(shí)間值小，表示大部分時(shí)候在占用cpu，而右邊的進(jìn)程表示虛擬時(shí)間大，當(dāng)一個(gè)虛擬時(shí)間小的進(jìn)程在占用cpu時(shí)，如果此時(shí)一個(gè)虛擬時(shí)間大的進(jìn)程變得可運(yùn)行，那么這個(gè)虛擬時(shí)間大的就會搶占cpu，即系統(tǒng)總是調(diào)度虛擬時(shí)間比較小的進(jìn)程

 

                                                              圖2

    多核cpu情況下，CFS是怎么優(yōu)化性能的，每個(gè)cpu會維護(hù)一個(gè)調(diào)度隊(duì)列，避免使用全局隊(duì)列而出現(xiàn)爭搶的鎖問題，但是每個(gè)cpu一個(gè)隊(duì)列之后，就有可能出現(xiàn)負(fù)載不均衡，所以系統(tǒng)需要定期對各個(gè)cpu隊(duì)列進(jìn)行平衡

    如下List-2中，使用chrt命令查看進(jìn)程的優(yōu)先級是0，調(diào)度算法是CFS

    List-2

mjduan@dmj:/mnt/sdb1/doc/minedoc$ jps
26960 Main
12642 Jps
27090 Main
890 RemoteJdbcServer
31980 Launcher
mjduan@dmj:/mnt/sdb1/doc/minedoc$ chrt -p 27090
pid 27090's current scheduling policy: SCHED_OTHER
pid 27090's current scheduling priority: 0
mjduan@dmj:/mnt/sdb1/doc/minedoc$ chrt -p 890
pid 890's current scheduling policy: SCHED_OTHER
pid 890's current scheduling priority: 0

補(bǔ)充

    如果需要調(diào)度的進(jìn)程個(gè)數(shù)為n，那么平均每個(gè)進(jìn)程占用的CPU時(shí)間為sched_latency_ns／n。顯然，每個(gè)進(jìn)程實(shí)際占用的CPU時(shí)間會因?yàn)閚的增大而減小。但是實(shí)現(xiàn)上不可能讓它無限的變小，所以sched_min_granularity_ns的值也限定了每個(gè)進(jìn)程可以獲得的執(zhí)行時(shí)間周期的最小值

    List-3

mjduan@dmj:/mnt/sdb1/doc/minedoc$ cat /proc/sys/kernel/sched_latency_ns 
3000000
mjduan@dmj:/mnt/sdb1/doc/minedoc$ cat /proc/sys/kernel/sched_min_granularity_ns 
300000

注意：

    對于普通進(jìn)程而言，PR=nice+20，所以默認(rèn)情況下，創(chuàng)建的進(jìn)程nice值是0，而PR值是20，比如默認(rèn)的情況下java應(yīng)用的PR就是20.

    對于rt進(jìn)程，即實(shí)時(shí)進(jìn)程，PR=-1-用戶視角，所以有時(shí)候看到PR值是-51的進(jìn)程，那么它實(shí)際對應(yīng)的優(yōu)先級是50，有時(shí)候看到PR的值是rt而不是數(shù)值，這種對應(yīng)的優(yōu)先級是99

到此，相信大家對“如何理解Linux之進(jìn)程優(yōu)先級PR和NI”有了更深的了解，不妨來實(shí)際操作一番吧！這里是創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！

標(biāo)題名稱：如何理解Linux之進(jìn)程優(yōu)先級PR和NI
網(wǎng)站路徑：http://jinyejixie.com/article28/ggiicp.html

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