Linux中哪个实时优先级最高

Posted 2023-02-24

【中文标题】Linux中哪个实时优先级最高

【英文标题】：Which real-time priority is the highest priority in Linux

【发布时间】：2012-02-11 20:06:56

【问题描述】：

在 Linux 实时进程优先级范围 1 到 99 中，我不清楚哪个是最高优先级，1 还是 99。

“了解 Linux 内核”(O'Reilly) 的第 7.2.2 节说 1 是最高优先级，考虑到普通进程的静态优先级从 100 到 139，这是有道理的，其中 100 是最高优先级：

"每个实时进程都关联一个实时优先级，该优先级范围从 1（最高 优先级）到 99（最低优先级）。 "

另一方面，sched_setscheduler 手册页 (RHEL 6.1) 声称 99 是最高的：

"根据实时策略之一（SCHED_FIFO、SCHED_RR）调度的进程 sched_priority 值在 1（低）到 99（高）的范围内。"

哪个是最高实时优先级？

【参考方案1】：

您认为正常进程具有从 100 到 139 的静态优先级的假设充其量是不稳定的，而在最坏的情况下是无效的。我的意思是：set_scheduler 只允许 sched_priority 为 0（表示动态优先级调度程序）与 SCHED_OTHER / SCHED_BATCH 和 SCHED_IDLE（从 2.6.16 开始为真）。

仅 SCHED_RR 和 SCHED_FIFO 以编程方式静态优先级为 1-99

现在您可能会看到动态调度程序在内部使用 100-139 的优先级，但是内核在内部执行了哪些操作来管理动态优先级（包括翻转高优先级和低优先级的含义以使比较或排序更容易）应该对用户空间不透明。

请记住，在 SCHED_OTHER 中，您主要将进程填充在同一个优先级队列中。

这个想法是让内核更容易调试并避免愚蠢的越界错误。

所以切换含义的基本原理可能是作为内核开发人员不想使用像 139-idx 这样的数学（以防 idx > 139）......最好用 idx-100 和颠倒低与高的概念，因为 idx

还有一个副作用是友好变得更容易处理。 100 - 100 不错 == 0; 101-100 不错 == 1；等更容易。它也可以很好地折叠为负数（与静态优先级无关）99 - 100 nice == -1 ...

【讨论】：

好的，我看到 sched_priority 与静态优先级不同，所有非实时进程的 sched_priority 都是 0。

所以静态优先级只影响实时进程的时间量。我相信 sched_priority 就是 O'Reilly 书中所说的“实时优先级”。如果是这样，O'Reilly 的书就倒退了。那么，回到我原来的问题：sched_priority 为 99 是最高优先级，还是 1 是最高优先级？

【参考方案2】：

要确定您可以通过编程设置的最高实时优先级，请使用 sched_get_priority_max 函数。

在 Linux 2.6.32 上，调用 sched_get_priority_max(SCHED_FIFO) 返回 99。

见http://linux.die.net/man/2/sched_get_priority_max

【讨论】：

与 OP 的问题更相关，来自同一个手册页：“优先级数值较高的进程排在优先级数值较低的进程之前”。

【参考方案3】：

sched.h 中的这条评论非常明确：

/*
 * Priority of a process goes from 0..MAX_PRIO-1, valid RT
 * priority is 0..MAX_RT_PRIO-1, and SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH
 * tasks are in the range MAX_RT_PRIO..MAX_PRIO-1. Priority
 * values are inverted: lower p->prio value means higher priority.
 *
 * The MAX_USER_RT_PRIO value allows the actual maximum
 * RT priority to be separate from the value exported to
 * user-space.  This allows kernel threads to set their
 * priority to a value higher than any user task. Note:
 * MAX_RT_PRIO must not be smaller than MAX_USER_RT_PRIO.
 */

注意这部分：

优先级值倒置：p->prio 值越低表示优先级越高。

【讨论】：

但是那些暴露给用户空间的优先级值是否相同？ （我不相信）。

@davmac：不，它们完全不同。这些是内核内部的。

对。这本书似乎在谈论这些值，因为我认为用户空间无法访问单个等效的优先级值。在这种情况下，这本书只有一个细节错误（假设 MAX_PRIO=139 和 MAX_RT_PRIO=99）：最高优先级值是 0，而不是 1。（赞成：你的答案是重点）。

【参考方案4】：

我做了一个实验来确定这一点，如下：

进程 1：RT 优先级 = 40，CPU 亲和性 = CPU 0。此进程“旋转”10 秒，因此它不会让任何低优先级进程在 CPU 0 上运行。

process2：RT 优先级 = 39，CPU 亲和性 = CPU 0。此进程每 0.5 秒向 stdout 打印一条消息，在其间休眠。它打印出每条消息的经过时间。

我正在运行带有 PREEMPT_RT 补丁的 2.6.33 内核。

为了运行实验，我在一个窗口中（以 root 身份）运行 process2，然后在另一个窗口中启动 process1（以 root 身份）。结果是 process1 似乎抢占了 process2，不允许它运行整整 10 秒。

在第二个实验中，我将 process2 的 RT 优先级更改为 41。在这种情况下，process2 不被 process1 抢占。

这个实验表明 sched_setscheduler() 中的更大 RT 优先级值具有更高的优先级。这似乎与 Michael Foukarakis 从 sched.h 中指出的相矛盾，但实际上并非如此。在内核源代码的sched.c 中，我们有：

static void
__setscheduler(struct rq *rq, struct task_struct *p, int policy, int prio)

        BUG_ON(p->se.on_rq);

        p->policy = policy;
        p->rt_priority = prio;
        p->normal_prio = normal_prio(p);
        /* we are holding p->pi_lock already */
        p->prio = rt_mutex_getprio(p);
        if (rt_prio(p->prio))
                p->sched_class = &rt_sched_class;
        else
                p->sched_class = &fair_sched_class;
        set_load_weight(p);

rt_mutex_getprio(p) 执行以下操作：

return task->normal_prio;

而 normal_prio() 恰好做了以下事情：

prio = MAX_RT_PRIO-1 - p->rt_priority;  /* <===== notice! */
...
return prio;

换句话说，我们有（我自己的解释）：

p->prio = p->normal_prio = MAX_RT_PRIO - 1 - p->rt_priority

哇！这令人困惑！总结一下：

使用 p->prio，较小的值会抢占较大的值。

使用 p->rt_priority，较大的值会抢占较小的值。这是使用 sched_setscheduler() 设置的实时优先级。

【参考方案5】：

当然，实时优先级适用于从 0-99 变化的 RT 策略 FIFO 和 RR。

我们确实将 40 作为 BATCH 的非实时进程优先级的计数，其他策略从 0-39 而不是从 100 到 139。这一点，您可以通过查看系统中的任何进程来观察不是实时过程。默认情况下，它将承受 20 的 PR 和 0 的 NIceness。如果你降低进程的 niceness（通常，降低或负数，niceness 越小，进程越饿），比如从 0 到 -1，你会观察到优先级将从 20 下降到 19。 这只是说明，如果您让进程更加饥饿，或者想通过降低 PID 的 niceness 值来获得更多关注，那么您的优先级也会降低，从而降低 PRIORITY 数字更高的优先级。

Example:

PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND
2079 admin     10 -10  280m  31m 4032 S  9.6  0.0  21183:05 mgmtd
[[e-mail] ~]# renice -n -11 2079
2079: old priority -10, new priority -11
[[e-mail] ~]# top -b | grep mgmtd
2079 admin      9 -11  280m  31m 4032 S  0.0  0.0  21183:05 mgmtd
^C

希望这个实际示例能够澄清疑问，并可能有助于修正来源不正确的单词（如果有的话）。

【参考方案6】：

简答

99 将成为实时优先的赢家。

PR 是优先级（范围 -100 到 39）。 PR越低，进程的优先级越高。

PR 计算如下：

对于正常进程：PR = 20 + NI（NI 很好，范围从 -20 到 19) 对于实时进程：PR = - 1 - real_time_priority （real_time_priority 范围从 1 到 99）

长答案

有两种类型的进程，正常和实时 对于普通的（并且仅适用于那些），nice 的应用如下：

不错

“好”等级从 -20 到 19，而 -20 是最高优先级，19 是最低优先级。优先级计算如下：

公关 = 20 + NI

其中 NI 是 nice 级别，PR 是优先级。所以我们可以看到，-20 实际上映射到 0，而 19 映射到 39。

默认情况下，程序 nice 值为 0 位，root 用户可以使用以下命令来午餐具有指定 nice 值的程序：

nice -n <nice_value> ./myProgram 

实时

我们可以走得更远。 nice 优先级实际上用于用户程序。尽管 UNIX/LINUX 总体优先级的值范围为 140，但 nice 值使进程能够映射到范围的最后一部分（从 100 到 139）。此等式使 0 到 99 的值无法达到，这将对应于负 PR 级别（从 -100 到 -1）。为了能够访问这些值，该过程应声明为“实时”。

LINUX环境下有5个调度策略，可以用如下命令显示：

chrt -m 

这将显示以下列表：

1. SCHED_OTHER   the standard round-robin time-sharing policy
2. SCHED_BATCH   for "batch" style execution of processes
3. SCHED_IDLE    for running very low priority background jobs.
4. SCHED_FIFO    a first-in, first-out policy
5. SCHED_RR      a round-robin policy

调度进程可以分为2组，正常调度策略（1到3）和实时调度策略（4和5）。 实时进程总是优先于正常进程。可以使用以下命令调用实时进程（示例是如何声明 SCHED_RR 策略）：

chrt --rr <priority between 1-99> ./myProgram

为了获得实时过程的 PR 值，应用以下等式：

PR = -1 - rt_prior

其中 rt_prior 对应于 1 到 99 之间的优先级。因此，优先级高于其他进程的进程将是编号为 99 的进程。

需要注意的是，对于实时进程，nice 值没有被使用。

要查看进程的当前“niceness”和 PR 值，可以执行以下命令：

top

显示以下输出：

图中显示了 PR 和 NI 值。最好注意 PR 值 -51 对应于实时值的过程。还有一些进程的 PR 值用“rt”表示。这个值实际上对应的PR值是-100。

【讨论】：

适合在 chrt 上寻找实时日程安排的快速答案的人。对于 chrt，1 的优先级最低，99 的优先级最高。我很惊讶 chrt 的手册页中没有提到它。

我无法建议进一步的编辑，但我相信这个答案中有一些小的矛盾细节。答案从“PR = 20 - NI”开始，PR 值范围从 -100 到 40。但后来，它说“PR = 20 + NI”，PR 值范围从 -100 到 39。我是相对确信后者（即 PR = 20 +NI 并且从 -100 到 39）是正确的！

@KenLin 是的，有一个错误，但实际上恰恰相反。 PR = 20 + NI。已更正，谢谢指出。

我仍然看到“PR 是优先级（范围 -100 到 40）”。 40 不应该是 39 吗？

【参考方案7】：

Linux 内核实现了两个独立的优先级范围 -

不错的值：-20 到 +19； 较大的不错的值对应于较低的优先级。

实时优先级：0 到 99； 更高的实时优先级值对应于更高的优先级。

【讨论】：

感谢您的帮助，但您可以通过解释这两个优先级之间的关系来改进答案。例如，添加详细信息实时优先级范围和非实时范围如何重叠，以及“nice”优先级在此上下文中指的是什么。