103.6 Leçon 1

En tant que système d’exploitation multiprocessus préemptif, Linux implémente un ordonnanceur chargé d’organiser la file d’attente des processus. Plus précisément, l’ordonnanceur décide également quel thread (processus léger) de la file d’attente sera exécuté — un processus peut engendrer toute une série de threads indépendants — mais processus et thread sont des termes interchangeables dans ce contexte. Chaque processus est associé à deux paramètres qui déterminent son ordonnancement : la politique d’ordonnancement et la priorité d’ordonnancement.

On distingue deux principales catégories de politiques d’ordonnancement : les politiques temps réel et les politiques normales. Les processus soumis à une politique temps réel sont ordonnancés directement en fonction de leurs valeurs de priorité. Si un processus plus important est prêt à s’exécuter, un processus moins important en cours d’exécution est préempté et le processus prioritaire prend le contrôle du CPU. Un processus de priorité inférieure ne prendra le contrôle du CPU que lorsque les processus de priorité supérieure sont inactifs ou en attente d’une réponse du matériel.

Tous les processus temps réel ont une priorité plus élevée que les processus normaux. En tant que système d’exploitation polyvalent, Linux n’exécute que très peu de processus temps réel. La plupart des processus, y compris les programmes système et utilisateur, s’exécutent selon des politiques d’ordonnancement normales. Les processus normaux ont généralement la même priorité, mais les politiques normales peuvent définir des règles de priorité d’exécution à l’aide d’un autre paramètre de processus : la valeur nice. Pour éviter toute confusion avec les priorités dynamiques dérivées des valeurs nice, les priorités d’ordonnancement sont généralement appelées priorités d’ordonnancement statiques.

L’ordonnanceur Linux peut être configuré de plusieurs manières et il existe même des méthodes plus complexes pour établir les priorités, mais ces concepts généraux restent toujours valables. Lorsqu’on inspecte et qu’on règle l’ordonnancement des processus, il est important de garder à l’esprit que seuls les processus soumis à une politique d’ordonnancement normale seront affectés.

Linux réserve des priorités statiques allant de 0 à 99 aux processus temps réel tandis que les processus ordinaires se voient attribuer des priorités statiques allant de 100 à 139, ce qui implique qu’il existe 39 niveaux de priorité différents pour les processus normaux. Les valeurs plus basses correspondent à une priorité plus élevée. La priorité statique d’un processus actif se trouve dans le fichier sched, situé dans le répertoire correspondant du système de fichiers /proc :

Comme le montre l’exemple, la ligne commençant par prio indique la valeur de priorité du processus (le processus PID 1 est le processus init ou systemd, le premier processus lancé par le noyau lors du démarrage du système). La priorité standard des processus normaux est de 120, elle peut donc être ramenée à 100 ou augmentée à 139. Les priorités de tous les processus en cours d’exécution peuvent être consultées à l’aide de la commande ps -Al ou ps -el :

La colonne PRI indique la priorité statique assignée par le noyau. On remarquera cependant que la valeur de la priorité affichée par ps diffère de celle observée dans l’exemple ci-dessus. Pour des raisons historiques, les priorités affichées par ps vont de -40 à 99 par défaut, si bien que la priorité réelle est calculée en y ajoutant 40 (notamment 80 + 40 = 120).

On peut également surveiller à chaud les processus gérés par le noyau Linux avec le programme top. Comme pour ps, top affiche la valeur de la priorité à sa façon. Pour faciliter l’identification des processus temps réel, top soustrait la valeur de la priorité de 100, ce qui rend toutes les priorités temps réel négatives, avec un nombre négatif ou rt qui les identifie. Par conséquent, les priorités normales affichées par top vont de 0 à 39.

Chaque processus normal démarre avec une valeur nice par défaut de 0 (priorité 120). Le nom nice (gentil, sympathique) vient de l’idée que les processus "plus sympathiques" permettent à d’autres processus de s’exécuter avant eux dans une file d’attente donnée. Les valeurs nice vont de -20 (moins nice, haute priorité) à 19 (plus nice, basse priorité). Linux permet également d’assigner des valeurs différentes aux threads d’un même processus. La colonne NI dans la sortie ps indique le numéro nice.

Seul l’utilisateur root peut réduire la priorité d’un processus en dessous de zéro. Vous pouvez démarrer un processus avec une priorité différente de la normale avec la commande nice. Par défaut, nice modifie la priorité à 10, mais cette valeur peut être modifiée avec l’option -n :

Dans cet exemple, la commande tar est exécutée avec une priorité de 15. La commande renice peut être utilisée pour modifier la priorité d’un processus en cours d’exécution. L’option -p indique le numéro PID du processus cible. Par exemple :

Les options -g et -u sont utilisées pour modifier tous les processus d’un groupe ou d’un utilisateur donné, respectivement. Avec renice +5 -g users, le degré d’agrément des processus appartenant aux utilisateurs du groupe users sera augmenté de cinq.

En dehors de renice, la priorité des processus peut être modifiée à l’aide d’autres programmes, comme top. Dans l’écran principal de top, la priorité d’un processus peut être modifiée en appuyant sur r puis en renseignant le numéro PID du processus :

Le message PID to renice [default pid = 1] apparaît avec le premier processus listé sélectionné par défaut. Pour modifier la priorité d’un autre processus, saisissez son PID et appuyez sur Entrée. Le message Renice PID 1 to value apparaît alors (avec le numéro de PID demandé) et une nouvelle valeur pourra être attribuée.