我们已经了解linux的调度机制由调度策略优先级决定。调度策略分为:默认的普通(非实时)策略SCHED_NORMAL,其优先级由nice值表示;实时调度策略SCHED_FIFOSCHED_RR,其优先级由MAX_RT_PRIO表示。本节我们来看一下如何设置进程的调度策略和优先级。

一、再说调度策略

其实一共有6中调度策略。在系统头文件/usr/include/linux/sched.h中可以看到,如下:

 后两种SCHED_IDLE、SCHED_DEADLINE ubuntu系统没有实现,在redhat这种商业系统上或许有实现,我没有验证。SCHED_DEADLINE这种策略相比与SCHED_FIFO/RR这种软实时来说,实时性更高更好。所以在严格时间要求下的实时进程,应该使用实现这种策略的系统。

至于SCHED_BATCH跟SCHED_NORMAL一样,也是被CFS调度,暂不区分。

二、普通进程优先级

默认的进程调度属性就是SCHED_NORMAL,其nice值为0。

用sched_getscheduler()函数可以获取进程调度策略:

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sched.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    pid_t i_pid = getpid();
    int sched_flag = sched_getscheduler(i_pid); //查询调度策略
    //int sched_flag = sched_getscheduler(0);   //参数0也表示本进程
    printf("sched_flag = [%d]\n", sched_flag);

    while(1);
    //pause();

    return 0;
}

 调度策略为0说明是SCHED_NORMAL。

通过top可以查询nice值,默认为0:

 设置nice值

nice值可以在代码中静态设置,也可以在进程运行时动态修改。

1、nice()函数 可以在代码中设置nice值:

int main(void)
{
    nice(-5);   //root用户设置负值才生效,普通用户可以设置正值
    while(1);

    return 0;
}

编译后,需要用sudo权限运行,才会生效(如果设置的是正值,无需sudo也会生效)!

 2、nice命令运行程序也可以设置进程的nice值:

同样是需要sudo权限运行。

3、动态修改进程nice值:

 二、实时进程

实时进程可以通过以下命令查看,RTPRIO代表实时进程优先级,为-说明是非实时进程:

ps -eo state,uid,pid,ppid,rtprio,time,comm

 

 可见系统本身就自带了实时进程,多是进行中断处理的。

以下我们设置自己的进程为实时进程,即将进程的调度策略改为SECHE_FIFO,sched_setscheduler()函数可以完成此功能。

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sched.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
    //默认调度策略
    int i_schedFlag = sched_getscheduler(0);   //参数0表示本进程,可以用pid指定进程
    printf("默认调度策略 = [%d]\n", i_schedFlag);

    //实时优先级最大值、最小值
    int sched_max = sched_get_priority_max(SCHED_FIFO);
    int sched_min = sched_get_priority_min(SCHED_FIFO);
    printf("实时优先级最大值为:[%d]\n", sched_max);
    printf("实时优先级最小值为:[%d]\n", sched_min);

    //设置实时调度策略及优先级
    struct sched_param sParam;
    sParam.sched_priority = 10;
    int i_setFlag = sched_setscheduler(0,SCHED_FIFO,&sParam);
    i_schedFlag = sched_getscheduler(0);
    printf("设置调度策略 = [%d]\n", i_schedFlag);

    while(1);
    //pause();

    return 0;
}

 int sched_setscheduler(pid_t pid, int policy, const struct sched_param *param);

参数1:要设置进程的pid,0代表本进程;

参数2:调度策略;

参数3: struct sched_param sParam结构体有多个字段,目前的操作系统其实只实现了sched_priority 设置优先级这一功能(我用的ubuntu 20.04 够新了吧)。

如果我们用这个函数设置的是非实时进程,sParam.sched_priority必须为0。

另外程序必须用root权限运行,否则虽然能运行成功,但依然是普通进程。

子进程继承父进程的调度策略和优先级:

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sched.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>

void childer_process()
{
    int i_schedFlag = sched_getscheduler(0);
    printf("子进程的调度策略 = [%d]\n", i_schedFlag);
    while(1);
}
int main(void)
{
    //默认调度策略
    int i_schedFlag = sched_getscheduler(0);   //参数0表示本进程,可以用pid指定进程
    printf("默认调度策略 = [%d]\n", i_schedFlag);

    //实时优先级最大值、最小值
    int sched_max = sched_get_priority_max(SCHED_FIFO);
    int sched_min = sched_get_priority_min(SCHED_FIFO);
    printf("实时优先级最大值为:[%d]\n", sched_max);
    printf("实时优先级最小值为:[%d]\n", sched_min);

    //设置实时调度策略及优先级
    struct sched_param sParam;
    sParam.sched_priority = 10;
    int i_setFlag = sched_setscheduler(0,SCHED_FIFO,&sParam);
    i_schedFlag = sched_getscheduler(0);
    printf("设置调度策略 = [%d]\n", i_schedFlag);

    pid_t f_pid;
    if(0 == (f_pid = fork() ))    //创建子进程
    {
        childer_process();        //子进程在此函数里永久等待
    }

    //只有父进程才能走下来
    if(f_pid < 0)
    {
        printf("fork error,errno=%d\n",errno);
    }
    

    while(1);
    //pause();

    return 0;
}

 由于我的虚拟机只有双核,程序运行后两个实时进程会各自占有一个核心一直运行,导致我无法与虚拟机交互,现象就相当于死机。先关机,其他下节再说。。。。

这一节我们已经实现了实时进程(包括设置优先级),但是实时进程会一直占有cpu,所以我们要在多核的上才能运行,而且要预留出核用来跑其他进程(否则就相当于死机了)。而且我们最好把实时进程绑定到特定的核上,比如我们有四核,0、1、2、3,有两个实时进程A、B,把A、B分别绑定到2、3核上,0、1核用来跑其他进程。

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