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浅析Linux下进程的调度策略与优先级

在 Linux 中，线程是由进程来实现的，可以认为线程就是一个轻量级的进程，因此，线程调度是按照进程调度的方式来进行的。这样设计，线程调度流程可以直接复用进程调度流程，没必要再设计一个进程内的线程调度器了。

在 Linux 中，进程调度器是基于进程的调度策略与调度优先级来决定调度哪个进程运行。

调度策略主要包括：

调度优先级的范围是 0~99，数值越大，表示优先级越高。

其中，SCHED_OTHER、SCHED_IDLE、SCHED_BACH 为非实时调度策略，其调度优先级为 0。而 SCHED_FIFO、SCHED_RR 是实时调度策略，其调度优先级范围为 1~99。

实时调度策略的进程总是比非实时调度策略的进程优先级高。

在 Linux 内部实现中，调度器会为每个可能的调度优先级维护一个可运行的进程列表，以最高优先级列表头部的进程作为下一次调度的进程，所有的调度都是抢占式的，如果一个具有更高调度优先级的进程转换为可运行状态，那么当前运行的进程将被强制进入其等待的队列中。

SCHED_OTHER

该调度策略是默认的 Linux 分时调度策略，该调度策略为非实时的，其调度优先级总是为 0。

对于该调度策略类型的进程，调度器是基于动态优先级来调度的。动态优先级跟属性 nice 有关，nice 的值会随着进程的运行时间而动态改变，以确保所有具有 SCHED_OTHER 策略的进程公平地得到调度。

在 Linux 中，nice 的值范围为-20 ~ +19，默认值为 0。nice 值越大，则优先级越低，因此相对较低 nice 值的进程可以获得更多的处理器时间。

通过命令 ps -el 查看系统中的进程列表，其中 NI 列就是进程对应的 nice 值。

使用 top 命令，看到的 NI 列也是进程的 nice 值。

调整 nice 值，可以通过 shell 命令 nice ，该命令可以按照指定的 nice 值运行 cmd ，命令的帮助信息为：

重新调整已运行进程的 nice 值，可通过 renice 命令实现，命令的帮助信息为：

另外，可以执行 top 命令，输入 r ，根据提示输入进程的 pid ，再输入 nice 数值，也可以调整进程的 nice 值。

SCHED_FIFO

该调度策略为先入先出调度策略，简单概括，就是一旦进程占用了 CPU，则一直运行，直到有更高优先级的任务抢占，或者进程自己放弃占用 CPU。

SCHED_RR

该调度策略为时间片轮转调度策略，该调度策略是基于 SCHED_FIFO 策略的演进，其在每个进程上增加一个时间片限制，当时间片使用完成后，调度器将该进程置于队列的尾端，放在尾端保证了所有具有相同调度优先级的进程的调度公平。

使用 top 命令，如果 PR 列的值为 RT ，则说明该进程采用的是实时调度策略，其调度策略为 SCHED_FIFO 或者 SCHED_RR，而对于非实时调度策略的进程，该列的值为 NI + 20 。

可以通过命令 ps -eo state,uid,pid,ppid,rtprio,time,comm 来查看进程对应的实时优先级，实时优先级位于 RTPRIO 列下，如果进程对应的列显示为 - ，说明该进程不是实时进程。

chrt 命令可以用来很简单地更改进程的调度策略与调度优先级。在 Linux 下查看 chrt 命令的帮助信息：

比如，获取某个进程的调度策略，使用如下命令：

在比如，设置某个进程的调度策略为 SCHED_FIFO，调度优先级为 70，使用如下命令：

相关问答

Q1: Linux如何将进程绑定运行在指定CPU上

绑定cpu方式:

c语言：

sched_setaffinity(0, sizeof(mask), mask)

shell命令:

在grup启动时传给内核参数: isolcpus=2-15, 这里表示隔离第3到16个CPU, Linux程序只跑在第一和第二个CPU上, 空闲的CPU我们可以指定跑进程了.

这是内核文档里对内核参数的解释:

isolcpus= [KNL,SMP] Isolate CPUs from the general scheduler.

Format:

cpu number,...,cpu number

or

cpu number-cpu number

(must be a positive range in ascending order)

or a mixture

cpu number,...,cpu number-cpu number

This option can be used to specify one or more CPUs

to isolate from the general SMP balancing and scheduling

algorithms. You can move a process onto or off an

"isolated" CPU via the CPU affinity syscalls or cpuset.

cpu number begins at 0 and the maximum value is

"number of CPUs in system - 1".

This option is the preferred way to isolate CPUs. The

alternative -- manually setting the CPU mask of all

tasks in the system -- can cause problems and

suboptimal load balancer performance.

linux nice 命令详解

功能说明：设置优先权。

语法：nice [-n 优先等级][--help][--version][执行指令]

补充说明：nice指令可以改变程序执行的优先权等级。

参数：-n优先等级或-优先等级或--adjustment=优先等级 　设置欲执行的指令的优先权等级。等级的范围从-20-19，其中-20最高，19最低，只有系统管理者可以设置负数的等级。

--help 　在线帮助。

　 　--version 　显示版本信息。

linux renice 命令详解

功能说明：调整优先权。

语法：renice [优先等级][-g 程序群组名称...][-p 程序识别码...][-u 用户名称...]

补充说明：renice指令可重新调整程序执行的优先权等级。预设是以程序识别码指定程序调整其优先权，您亦可以指定程序群组或用户名称调整优先权等级，并修改所有隶属于该程序群组或用户的程序的优先权。等级范围从-20--19，只有系统管理者可以改变其他用户程序的优先权，也仅有系统管理者可以设置负数等级。

参数：

-g 程序群组名称 　使用程序群组名称，修改所有隶属于该程序群组的程序的优先权。

-p 程序识别码 　改变该程序的优先权等级，此参数为预设值。

-u 用户名称 　指定用户名称，修改所有隶属于该用户的程序的优先权。

taskset设定cpu亲和力，cpu亲和力是指

CPU调度程序属性关联性是“锁定”一个进程，使他只能在一个或几个cpu线程上运行。对于一个给定的系统上设置的cpu。给定CPU亲和力和进程不会运行在任何其他CPU。注意,Linux调度器还支持自然CPU关联:（不能让这个cpu只为这一个进程服务）

这里要注意的是我们可以把某个程序限定在某一些CPU上运行，但这并不意味着该程序可以独占这些CPU，其实其他程序还是可以利用这些CPU运行。如果要精确控制CPU，taskset就略嫌不足，cpuset才是可以

-a, --all-tasks 操作所有的任务线程-p, --pid 操作已存在的pid-c, --cpu-list 通过列表显示方式设置CPU

（1）指定1和2号cpu运行25718线程的程序

taskset -cp 1,2 25718

（2），让某程序运行在指定的cpu上 taskset -c 1,2,4-7 tar jcf test.tar.gz test

（3）指定在1号CPU上后台执行指定的perl程序

taskset –c 1 nohup perl pi.pl

Q2: Linux里面nice值作用是什么？

NICE值. nice值应该是熟悉Linux/UNIX的人很了解的概念了，我们都知它是反应一个进程“优先级”状态的值，其取值范围是-20至19，一共40个级别。. 这个值越小，表示进程”优先级”越高，而值越大“优先级”越低。. 我们可以通过nice命令来对一个将要执行的命令进行nice值设置，方法是：. [root@zorrozou-pc0 zorro]# nice -n 10 bash. 这样我就又打开了一个bash，并且其nice值设置为10，而默认情况下，进程的优先级应该是从父进程继承来的，这个值一般是0。. 我们可以通过nice命令直接查看到当前shell的nice值.

Q3: linux 调整CPU程序调度的几种方法

一，使用taskset充分利用多核cpu，让cpu的使用率均衡到每个cpu上

#taskset

-p, 设定一个已存在的pid，而不是重新开启一个新任务

-c, 指定一个处理，可以指定多个，以逗号分隔，也可指定范围，如：2,4,5,6-8。

1，切换某个进程到指定的cpu上

taskset -cp 3 13290

2，让某程序运行在指定的cpu上

taskset -c 1,2,4-7 tar jcf test.tar.gz test

需要注意的是，taskset -cp 3 13290在设定一个已经存在的pid时，子进程并不会继承父进程的，

因此像tar zcf xxx.tar.gz xxx这样的命令，最好在启动时指定cpu，如果在已经启动的情况下，则需要指定tar调用的gzip进程。

二，使用nice和renice设置程序执行的优先级

格式：nice [-n 数值] 命令

nice 指令可以改变程序执行的优先权等级。指令让使用者在执行程序时，指定一个优先等级，称之为 nice 值。

这个数值从最高优先级的-20到最低优先级的19。负数值只有 root 才有权力使。

一般使用者，也可使用 nice 指令来做执行程序的优先级管理，但只能将nice值越调越高。

可以通过二种方式来给某个程序设定nice值：

1，开始执行程序时给定一个nice值，用nice命令

2，调整某个运行中程序的PID的nice值，用renice命令

通常通过调高nice值来备份，为的是不占用非常多的系统资源。

例：

nice -n 10 tar zcf test.tar.gz test

由nice启动的程序，其子进程会继承父进程的nice值。

查看nice值

# nice -n -6 vim test.txt

# ps -l

F S UID PID PPID C PRI NI ADDR SZ WCHAN TTY TIME CMD

4 S 0 19427 2637 0 75 0 – 16551 wait pts/6 00:00:00 bash

4 T 0 21654 19427 0 71 -6 – 23464 finish pts/6 00:00:00 vim

renice调整运行中程序的nice值

格式：renice [nice值] PID

三，使用ulimit限制cpu占用时间

注意，ulimit 限制的是当前shell进程以及其派生的子进程。因此可以在脚本中调用ulimit来限制cpu使用时间。

例如，限制tar的cpu占用时间，单位秒。

# cat limit_cpu.sh

ulimit -SHt 100

tar test.tar.gz test

如果tar占用时间超过了100秒，tar将会退出，这可能会导致打包不完全，因此不推荐使用ulimit对cpu占用时间进行限制。

另外，通过修改系统的/etc/security/limits配置文件，可以针对用户进行限制。

四，使用程序自带的对cpu使用调整的功能

某些程序自带了对cpu使用调整的功能，比如nginx服务器，通过其配置文件，可以为工作进程指定cpu，如下：

worker_processes 3;

worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000;

这里0001 0010 0100 1000是掩码，分别代表第1、2、3、4颗cpu核心，这就使得cpu的使用比较平均到每个核心上。

Q4: 请问Linux里面的nice指令和renice指令的作用有何不同？

nice是在进程还没有运行的时候运行一个进程，指定优先级。

renice是改变已运行进程的优先级。