103.6 Урок 1

Linux, як багатопроцесорна операційна система з випередженням, реалізує планувальник, який організовує чергу процесів. Точніше, планувальник також вирішує, який потік із черги буде виконуватися — процес може розгалужувати багато незалежних потоків — але в цьому контексті процес і потік є взаємозамінними термінами. Кожен процес має два предикати, які втручаються в його планування: політика планування і пріоритет планування.

Існує два основних типи політик планування: політики реального часу та звичайні політики. Процеси відповідно до політики реального часу плануються безпосередньо за значеннями пріоритету. Якщо більш важливий процес стає готовим до запуску, менш важливий запущений процес витісняється, і процес вищого пріоритету отримує контроль над ЦП. Процес з нижчим пріоритетом отримає контроль ЦП лише в тому випадку, якщо процеси вищого пріоритету не працюють або чекають відповіді обладнання.

Будь-який процес у реальному часі має вищий пріоритет, ніж звичайний процес. Як операційна система загального призначення, Linux запускає лише кілька процесів у реальному часі. Більшість процесів, включно з системними та користувацькими програмами, виконуються за звичайними політиками планування. Звичайні процеси зазвичай мають однакове значення пріоритету, але звичайні політики можуть визначати правила пріоритету виконання, використовуючи інший предикат процесу: значення nice. Щоб уникнути плутанини з динамічними пріоритетами, отриманими зі значень nice, пріоритети планування зазвичай називаються статичними пріоритетами планування.

Планувальник Linux можна налаштувати багатьма різними способами, і існують ще більш складні способи встановлення пріоритетів, але ці загальні концепції завжди застосовуються. Перевіряючи та налаштовуючи планування процесу, важливо пам’ятати, що це впливатиме лише на процеси, які відповідають стандартній політиці планування.

Linux резервує статичні пріоритети в діапазоні від 0 до 99 для процесів реального часу, а звичайним процесам призначаються статичні пріоритети від 100 до 139, тобто існує 39 різних рівнів пріоритету для звичайних процесів. Нижчі значення означають вищий пріоритет. Статичний пріоритет активного процесу можна знайти у файлі sched, розташованому у відповідному каталозі всередині файлової системи /proc:

Як показано в прикладі, рядок, що починається з prio, дає значення пріоритету процесу (процес PID 1 - це процес init або systemd, перший процес, який ядро запускає під час ініціалізації системи). Стандартним пріоритетом для звичайних процесів є 120, тому його можна зменшити до 100 або збільшити до 139. Пріоритети всіх запущених процесів можна перевірити за допомогою команди ps -Al або ps -el:

Стовпець PRI вказує на статичний пріоритет, призначений ядром. Зауважте, однак, що значення пріоритету, яке відображається ps, відрізняється від значення, отриманого у попередньому прикладі. З огляду на історичні причини, пріоритети, які відображаються ps, за замовчуванням варіюються від -40 до 99, тому фактичний пріоритет отримується шляхом додавання до нього 40 (зокрема, 80 + 40 = 120).

Також можна безперервно відстежувати процеси, якими зараз управляє ядро Linux, за допомогою програми top. Як і у випадку з ps, top також відображає значення пріоритету інакше. Щоб полегшити ідентифікацію процесів реального часу, top віднімає від значення пріоритету 100, таким чином, усі пріоритети реального часу від’ємні, з від’ємним числом або rt, що їх ідентифікує. Таким чином, звичайні пріоритети, які відображаються top, варіюються від 0 до 39.

Кожен звичайний процес починається зі стандартного значення nice 0 (пріоритет 120). Назва nice походить від ідеї, що «приємніші» процеси дозволяють іншим процесам запускатися перед ними в конкретній черзі виконання. Nice-числа коливаються від -20 (менш гарний, високий пріоритет) до 19 (більш гарний, низький пріоритет). Linux також дає можливість призначати різні хороші значення потокам в рамках одного процесу. Стовпець NI у виводі ps вказує на nice число.

Тільки користувач root може зменшити приємність процесу нижче нуля. Запустити процес з нестандартним пріоритетом можна командою nice. За замовчуванням nice змінює приємність до 10, але також значення можна вказати за допомогою параметра -n:

У цьому прикладі команда tar виконується з приємністю 15. Команду renice можна використовувати для зміни пріоритету запущеного процесу. Параметр -p вказує номер PID цільового процесу. Наприклад:

Параметри -g та -u використовуються для зміни всіх процесів певної групи чи користувача відповідно. З renice +5 -g users, приємність процесів, які належать користувачам групи users, буде підвищена на п’ять.

Крім renice, пріоритет процесів можна змінити за допомогою інших програм, наприклад, програми top. На головному процесі top приємність процесу можна змінити, натиснувши r, а потім номер PID процесу:

Повідомлення PID to renice [default pid = 1] з’являється з першим у списку процесом, вибраним за замовчуванням. Щоб змінити пріоритет іншого процесу, введіть його PID і натисніть Enter. Потім з’явиться повідомлення Renice PID 1 to value (із потрібним номером PID), і можна призначити нове значення.