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  • Linux线程优先级

    2021-03-04 10:16:07
    Linux线程优先级范围 Linux定义线程优先级范围在头文件<linux/sched.h>/* *Priorityofaprocessgoesfrom0..M...

    Linux线程优先级范围

    Linux定义线程优先级范围在头文件<linux/sched.h>

    /*
     * 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.
     */
    
    #define MAX_USER_RT_PRIO    100
    #define MAX_RT_PRIO         MAX_USER_RT_PRIO
    
    #define MAX_PRIO            (MAX_RT_PRIO + 40)
    #define DEFAULT_PRIO        (MAX_RT_PRIO + 20)
    

    Linux线程调度策略

    Linux定义线程调度策略在头文件<linux/sched.h>

    #define SCHED_NORMAL    0
    #define SCHED_FIFO      1
    #define SCHED_RR        2
    #define SCHED_BATCH     3
    /* SCHED_ISO: reserved but not implemented yet */
    #define SCHED_IDLE      5
    
    • SCHED_NORMAL即为SCHED_OTHER:采用分时调度策略。

    • SCHED_FIFO:采用实时调度策略,且先到先服务,一直运行直到有更高优先级任务到达或自己放弃。

    • SCHED_RR:采用实时调度策略,且时间片轮转,时间片用完,系统将重新分配时间片,并置于就绪队列尾。

    • SCHED_BATCH:针对批处理进程。

    • SCHED_IDLE:使用此调度器的进程的优先级最低。在实现CFS时引入。

    shell下查看线程优先级

    • top命令

      PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND                                                                          
        1 root      20   0  2804 1576 1192 S  0.0  0.3   0:00.97 init                                                                           
        2 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 kthreadd                                                                       
        3 root      RT   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 migration/0                                                                    
        4 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.02 ksoftirqd/0                                                                    
        5 root      RT   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 watchdog/0                                                                     
        6 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.06 events/0
    

    PR为线程优先级,范围[0, 40),实时优先级的线程显示为RT。值越小优先级越高 NI为Nice值,范围[-20, 20),PR值为初始线程优先级加上Nice值。PR 和 NI 值都是从 proc文件系统中读取得到 “/proc/[pid]/stat”

    cat /proc/1/stat
    1 (init) S 0 1 1 0 -1 4202752 4680 154640 23 343 6 136 154 151 20 0 ...
    cat /proc/3/stat
    3 (migration/0) S 2 0 0 0 -1 2216730688 0 0 0 0 0 0 0 0 -100 0  ...
    

    通过man proc 查看stat的第18项和第19项的说明如下

    priority %ld
    (18) (Explanation for Linux 2.6) For processes running a real-time scheduling policy (policy below; see sched_setscheduler(2)), 
    this is the negated scheduling priority, minus one; that is, a number in the range -2 to -100, corresponding to real-time priorities 1 to 99. 
    For processes running under a non-real-time scheduling policy, this is the raw nice value (setpriority(2)) as represented in the kernel. 
    The kernel stores nice values as numbers in the range 0 (high) to 39 (low), corresponding to the user-visible nice range of -20 to 19.
    
    Before Linux 2.6, this was a scaled value based on the scheduler weighting given to this process.
    
    nice %ld
    (19) The nice value (see setpriority(2)), a value in the range 19 (low priority) to -20 (high priority).
    
    • ps命令

    c@c-desktop:~$ ps -el
    F S   UID   PID  PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY          TIME CMD
    4 S     0     1     0  0  80   0 -   702 poll_s ?        00:00:01 init
    1 S     0     2     0  0  80   0 -     0 kthrea ?        00:00:00 kthreadd
    1 S     0     3     2  0 -40   - -     0 migrat ?        00:00:00 migration/0
    1 S     0     4     2  0  80   0 -     0 ksofti ?        00:00:00 ksoftirqd/0
    5 S     0     5     2  0 -40   - -     0 watchd ?        00:00:00 watchdog/0
    1 S     0     6     2  0  80   0 -     0 worker ?        00:00:00 events/0
    

    这里的PRI为什么和top的PR不一样呢,通过查看procps源代码找到了原因

    In linux procps, the column labeled "PRI" in ps -l is -o opri
    c@c-desktop:~$ ps -e -o pid,pri,opri,intpri,priority,ni,cmd
      PID PRI PRI PRI PRI  NI CMD
        1  19  80  80  20   0 /sbin/init
        2  19  80  80  20   0 [kthreadd]
        3 139 -40 -40 -100  - [migration/0]
        4  19  80  80  20   0 [ksoftirqd/0]
        5 139 -40 -40 -100  - [watchdog/0]
        6  19  80  80  20   0 [events/0]
    

    procps/output.c中含有具体说明

    // "priority"         (was -20..20, now -100..39)
    // "intpri" and "opri" (was 39..79, now  -40..99)
    // "pri_foo"   --  match up w/ nice values of sleeping processes (-120..19)
    // "pri_bar"   --  makes RT pri show as negative       (-99..40)
    // "pri_baz"   --  the kernel's ->prio value, as of Linux 2.6.8     (1..140)
    // "pri"               (was 20..60, now    0..139)
    // "pri_api"   --  match up w/ RT API    (-40..99)
    

    shell下修改线程优先级

    • nice命令

    nice命令可以指定线程加载时的Nice值,来改变线程优先级。nice -n [priority] [command] 输入的优先级超过19时取19,小于-20时取-20。

    root@c-desktop:~/Code# nice -n -20 ./a.out &
    root@c-desktop:~/Code# ps -o pid,priority,ni,cmd
      PID PRI  NI CMD
     2138   0 -20 ./a.out
    
    root@c-desktop:~/Code# nice -n 19 ./a.out &
    root@c-desktop:~/Code# ps -o pid,priority,ni,cmd
      PID PRI  NI CMD
     2145  39  19 ./a.out
    
    • renice命令

    renice命令可以改变运行中线程的Nice值,进而改变线程的优先级。renice -n [priority] -p [pid] 输入的优先级超过19时取19,小于-20时取-20。

    root@c-desktop:~/Code# ps -o pid,priority,ni,cmd
      PID PRI  NI CMD
     2145  39  19 ./a.out
    
    root@c-desktop:~/Code# renice -n -20 -p 2145
    2145: old priority 19, new priority -20
    
    root@c-desktop:~/Code# ps -o pid,priority,ni,cmd
      PID PRI  NI CMD
     2145   0 -20 ./a.out
    

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  • 首先,Linux是一个时分操作系统...linux线程优先级的范围是 0 ~ 139,值越小,优先级越高。user space 线程优先级的范围是 100 ~ 139,默认创建的线程优先级是120,对应的nice值是0,nice值的范围是 -20 ~ 19,对应的优

    首先,Linux是一个时分操作系统,普通线程每次被调度获得运行的最长时间是确定的,即一个tick,通过内核 CONFIG_HZ可配置。在tick中断时会发生,内核会触发线程调度;同时,当前正在运行的线程主动让出CPU时,也会触发调度。除此之外,其它中断、系统调用等也能触发线程调度。

    linux线程优先级的范围是 0 ~ 139,值越小,优先级越高。user space 线程优先级的范围是 100 ~ 139,默认创建的线程优先级是120,对应的nice值是0,nice值的范围是 -20 ~ 19,对应的优先级是 100 ~ 139。只有内核线程才支持低于100的优先级,优先级低于100的线程称为RT级线程。

    在user space中,可以设置线程的nice值,nice值越小,该线程通过调度获得运行的机会越大。但不是说nice值小的线程占有CPU直到执行完毕,nice值大的线程才能获取CPU。比如:2个相同执行体,不同nice值的线程,每个线程运行时间为5个tick,两线程同时启动,在每次tick中断发生时,内核调度nice值小的线程的概率是3/4, nice值大的线程的概率是1/4,这样,nice值小的线程会早于nice值大的线程执行完毕,但在nice值小的线程执行完毕时,nice值大的线程也肯定获得过运行,比如1个tick。而不会像RTOS那样,高优先级的线程执行完毕前,低优先级的线程是得不到CPU运行的。

    在内核中,可以设置某个线程为RT级,即优先级值低于100,同时必须设置该线程相应的调度策略(SCHED_FIFO或SCHED_RR )。RT级线程能最大限度地优先获得CPU,并且优先级高的线程一定优先被调度。但是,对于整个系统,所有RT级线程对CPU占用有个限制,即不能在 sched_rt_period_us 时间内连续占用超过 sched_rt_runtime_us。(这两个值位于/proc/sys/kernel/sched_rt_period_us 和 /proc/sys/kernel/sched_rt_runtime_us),超过了,内核就是调度普通线程。

    展开全文
  • Linux线程优先级及属性小结

    千次阅读 2018-11-15 00:10:02
    介绍同一进程中的多个线程如何保持数据的私有性 Linux内核的几种调度策略:  1.SCHED_OTHER 分时调度策略  2.SCHED_FIFO 实时调度策略,先到先服务。一旦占用cpu则一直运行。一直运行直到有更高优先级任务...

    介绍同一进程中的多个线程如何保持数据的私有性

    Linux内核的几种调度策略:

        1.SCHED_OTHER  分时调度策略

        2.SCHED_FIFO      实时调度策略,先到先服务。一旦占用cpu则一直运行。一直运行直到有更高优先级任务到达或自己放弃

        3.SCHED_RR        实时调度策略,时间片轮转。当进程的时间片用完,系统将重新分配时间片,并置于就绪队列尾。放在队列尾保证了所有具有相同优先级的RR任务的调度公平

        4.SCHED_BATCH   和1类似,用于批量执行(非标准)

        5.SCHED_IDLE  优先级比最大的nice还要低(非标准)

     

    Linux线程优先级设置:

        首先,可以通过以下两个函数来获得线程可以设置的最高和最低优先级,函数中的策略即上述三种策略的宏定义:

      int sched_get_priority_max(int policy);
      int sched_get_priority_min(int policy);

    注意:SCHED_OTHER 是不支持优先级使用的,它最大和最小优先级都是0,而 SCHED_FIFO 和 SCHED_RR 支持优先级的使用,他们分别为1和99,数值越大优先级越高。

     

    设置和获取优先级通过以下两个函数:

    int pthread_attr_setschedparam(pthread_attr_t *attr, const struct sched_param *param);
    int pthread_attr_getschedparam(const pthread_attr_t *attr, struct sched_param *param);
    
    例如:
    param.sched_priority = 51; //设置优先级

    系统创建线程时,默认的线程是 SCHED_OTHER。所以如果我们要改变线程的调度策略的话,可以通过下面的这个函数实现。

    int pthread_attr_setschedpolicy(pthread_attr_t *attr, int policy);

    上面的param使用了下面的这个数据结构:

    struct sched_param
    {
        int __sched_priority; // 所要设定的线程优先级
    };

     

    linux线程属性

    使用pthread_attr_t类型表示,我们需要对此结构体进行初始化

    #include <pthread.h>
    
    int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);
    int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);   

    pthread_attr_init之后,pthread_t结构所包含的内容就是操作系统实现支持的线程所有属性的默认值。

        
    typedef struct
    {
        int                           detachstate;     线程的分离状态
        int                           schedpolicy;   线程调度策略
        struct sched_param            schedparam;   线程的调度参数
        int                           inheritsched;    线程的继承性
        int                           scope;          线程的作用域
        size_t                        guardsize; 线程栈末尾的警戒缓冲区大小
        int                           stackaddr_set;
        void *                        stackaddr;      线程栈的位置
        size_t                        stacksize;       线程栈的大小
    }pthread_attr_t;

    如果pthread_attr_init实现时为属性对象分配了动态内存空间,pthread_attr_destroy还会用无效的值初始化属性对象,因此如果经 pthread_attr_destroy去除初始化之后的pthread_attr_t结构被pthread_create函数调用,将会导致其返回错误。

    分离状态
    线程的分离状态决定一个线程以什么样的方式来终止自己
               
    我们已经在前面已经知道,在默认情况下线程是非分离状态的,这种情况下,原有的线程等待创建的线程结束。只有当pthread_join() 函数返回时,创建的线程才算终止,才能释放自己占用的系统资源。   
               
    分离线程没有被其他的线程所等待,自己运行结束了,线程也就终止了,马上释放系统资源。

    通俗的说也就是:我们知道一般我们要等待(pthread_join)一个线程的结束,主要是想知道它的结束状态,否则等待一般是没有什么意义的!但是if有一些线程的终止态我们压根就不想知道,那么就可以使用“分离”属性,那么我们就无须等待管理,只要线程自己结束了,自己释放src就可以咯!这样更方便!

    #include <pthread.h>
    
    int pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t * attr, int * detachstate);
    int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t * attr, int detachstate);
    
    
    /********************************
    参数:attr:线程属性变量
          detachstate:分离状态属性   
    若成功返回0,若失败返回-1。
               
    设置的时候可以有两种选择:
    <1>.detachstate参数为:PTHREAD_CREATE_DETACHED     分离状态启动
    <2>.detachstate参数为:PTHREAD_CREATE_JOINABLE     正常启动线程
    *************************************/

    线程的继承性

    函数pthread_attr_setinheritsched和pthread_attr_getinheritsched分别用来设置和得到线程的继承性!

    继承性决定调度的参数是从创建的进程中继承还是使用在 schedpolicy和schedparam属性中显式设置的调度信息。

    可设置参数:
    PTHREAD_INHERIT_SCHED: 新的线程继承创建线程的策略和参数!
    PTHREAD_EXPLICIT_SCHED:新的线程继承策略和参数来自于schedpolicy和schedparam属性中显式设置的调度信息!

     #include <pthread.h>
    
    int pthread_attr_getinheritsched(const pthread_attr_t *attr,int *inheritsched);
    int pthread_attr_setinheritsched(pthread_attr_t *attr,int inheritsched);
    
    /******************************
    参数:
    attr                线程属性变量
    inheritsched     线程的继承性
    若成功返回0,若失败返回-1。
    *******************************/          

    线程的作用域

    以下函数分别用来设置和得到线程的作用域。

    #include <pthread.h>   
    int    pthread_attr_getscope( const pthread_attr_t * attr, int * scope );
    int    pthread_attr_setscope( pthread_attr_t*, int scope );

    作用域控制线程是否在进程内或在系统级上竞争资源,可能的值是
    PTHREAD_SCOPE_PROCESS(进程内竞争资源)
    PTHREAD_SCOPE_SYSTEM   (系统级竞争资源)。

    线程堆栈的大小

    int pthread_attr_getstacksize(const pthread_attr_t *,size_t * stacksize);
    int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr ,size_t *stacksize);

     

    展开全文
  • linux线程优先级

    2018-02-02 15:21:09
    Linux内核的三种调度策略:  1.SCHED_OTHER 分时调度策略  2.SCHED_FIFO 实时调度策略,先到先服务。一旦占用cpu则一直运行。一直运行直到有更高优先级任务到达或自己放弃  3.SCHED_RR实 时调度策略,...

    Linux内核的三种调度策略:

        1.SCHED_OTHER 分时调度策略

        2.SCHED_FIFO  实时调度策略,先到先服务。一旦占用cpu则一直运行。一直运行直到有更高优先级任务到达或自己放弃

        3.SCHED_RR实  时调度策略,时间片轮转。当进程的时间片用完,系统将重新分配时间片,并置于就绪队列尾。放在队列尾保证了所有具有相同优先级的RR任务的调度公平

    Linux线程优先级设置:

        首先,可以通过以下两个函数来获得线程可以设置的最高和最低优先级,函数中的策略即上述三种策略的宏定义:

      int sched_get_priority_max(int policy);
      int sched_get_priority_min(int policy);

    注意:SCHED_OTHER 是不支持优先级使用的,而 SCHED_FIFO 和 SCHED_RR 支持优先级的使用,他们分别为1和99,数值越大优先级越高。

        设置和获取优先级通过以下两个函数:

    int pthread_attr_setschedparam(pthread_attr_t *attr, const struct sched_param *param);
    int pthread_attr_getschedparam(const pthread_attr_t *attr, struct sched_param *param);
      param.sched_priority = 51; //设置优先级

        系统创建线程时,默认的线程是 SCHED_OTHER。所以如果我们要改变线程的调度策略的话,可以通过下面的这个函数实现。

    int pthread_attr_setschedpolicy(pthread_attr_t *attr, int policy);

        上面的param使用了下面的这个数据结构:

    struct sched_param
    {
        int __sched_priority; // 所要设定的线程优先级
    };

        我们可以通过下面的测试程序来说明,我们自己使用的系统的支持的优先级:

    复制代码
    #include <stdio.h>
    #include <pthread.h>
    #include <sched.h>
    #include <assert.h>
    
    static int api_get_thread_policy (pthread_attr_t *attr)
    {
        int policy;
        int rs = pthread_attr_getschedpolicy (attr, &policy);
        assert (rs == 0);
    
        switch (policy)
        {
            case SCHED_FIFO:
                printf ("policy = SCHED_FIFO\n");
                break;
            case SCHED_RR:
                printf ("policy = SCHED_RR");
                break;
            case SCHED_OTHER:
                printf ("policy = SCHED_OTHER\n");
                break;
            default:
                printf ("policy = UNKNOWN\n");
                break; 
        }
        return policy;
    }
    
    static void api_show_thread_priority (pthread_attr_t *attr,int policy)
    {
        int priority = sched_get_priority_max (policy);
        assert (priority != -1);
        printf ("max_priority = %d\n", priority);
        priority = sched_get_priority_min (policy);
        assert (priority != -1);
        printf ("min_priority = %d\n", priority);
    }
    
    static int api_get_thread_priority (pthread_attr_t *attr)
    {
        struct sched_param param;
        int rs = pthread_attr_getschedparam (attr, &param);
        assert (rs == 0);
        printf ("priority = %d\n", param.__sched_priority);
        return param.__sched_priority;
    }
    
    static void api_set_thread_policy (pthread_attr_t *attr,int policy)
    {
        int rs = pthread_attr_setschedpolicy (attr, policy);
        assert (rs == 0);
        api_get_thread_policy (attr);
    }
        
    int main(void)
    {
        pthread_attr_t attr;       // 线程属性
        struct sched_param sched;  // 调度策略
        int rs;
    
        /* 
         * 对线程属性初始化
         * 初始化完成以后,pthread_attr_t 结构所包含的结构体
         * 就是操作系统实现支持的所有线程属性的默认值
         */
        rs = pthread_attr_init (&attr);
        assert (rs == 0);     // 如果 rs 不等于 0,程序 abort() 退出
    
        /* 获得当前调度策略 */
        int policy = api_get_thread_policy (&attr);
    
        /* 显示当前调度策略的线程优先级范围 */
        printf ("Show current configuration of priority\n");
        api_show_thread_priority(&attr, policy);
    
        /* 获取 SCHED_FIFO 策略下的线程优先级范围 */
        printf ("show SCHED_FIFO of priority\n");
        api_show_thread_priority(&attr, SCHED_FIFO);
    
        /* 获取 SCHED_RR 策略下的线程优先级范围 */
        printf ("show SCHED_RR of priority\n");
        api_show_thread_priority(&attr, SCHED_RR);
    
        /* 显示当前线程的优先级 */
        printf ("show priority of current thread\n");
        int priority = api_get_thread_priority (&attr);
    
        /* 手动设置调度策略 */
        printf ("Set thread policy\n");
    
        printf ("set SCHED_FIFO policy\n");
        api_set_thread_policy(&attr, SCHED_FIFO);
    
        printf ("set SCHED_RR policy\n");
        api_set_thread_policy(&attr, SCHED_RR);
    
        /* 还原之前的策略 */
        printf ("Restore current policy\n");
        api_set_thread_policy (&attr, policy);
    
        /* 
         * 反初始化 pthread_attr_t 结构
         * 如果 pthread_attr_init 的实现对属性对象的内存空间是动态分配的,
         * phread_attr_destory 就会释放该内存空间
         */
        rs = pthread_attr_destroy (&attr);
        assert (rs == 0);
    
        return 0;
    }
    复制代码

     

    下面是测试程序的运行结果:

    复制代码
    policy=SCHED_OTHER
    Show current configuration of priority
    max_priority=0
    min_priority=0
    show SCHED_FIFO of priority
    max_priority=99
    min_priority=1
    show SCHED_RR of priority
    max_priority=99
    min_priority=1
    show priority of current thread
    priority=0Set thread policy
    set SCHED_FIFO policy
    policy= SCHED_FIFO
    set SCHED_RR policy
    policy= SCHED_RRRestore current policy
    policy=SCHED_OTHER

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