1*c01c2e43STang Yizhou.. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 2*c01c2e43STang Yizhou.. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst 3*c01c2e43STang Yizhou 4*c01c2e43STang Yizhou:Original: Documentation/scheduler/sched-nice-design.rst 5*c01c2e43STang Yizhou 6*c01c2e43STang Yizhou:翻译: 7*c01c2e43STang Yizhou 8*c01c2e43STang Yizhou 唐艺舟 Tang Yizhou <tangyeechou@gmail.com> 9*c01c2e43STang Yizhou 10*c01c2e43STang Yizhou===================== 11*c01c2e43STang Yizhou调度器nice值设计 12*c01c2e43STang Yizhou===================== 13*c01c2e43STang Yizhou 14*c01c2e43STang Yizhou本文档解释了新的Linux调度器中修改和精简后的nice级别的实现思路。 15*c01c2e43STang Yizhou 16*c01c2e43STang YizhouLinux的nice级别总是非常脆弱，人们持续不断地缠着我们，让nice +19的任务占用 17*c01c2e43STang Yizhou更少的CPU时间。 18*c01c2e43STang Yizhou 19*c01c2e43STang Yizhou不幸的是，在旧的调度器中，这不是那么容易实现的（否则我们早就做到了），因为对 20*c01c2e43STang Yizhounice级别的支持在历史上是与时间片长度耦合的，而时间片单位是由HZ滴答驱动的， 21*c01c2e43STang Yizhou所以最小的时间片是1/HZ。 22*c01c2e43STang Yizhou 23*c01c2e43STang Yizhou在O(1)调度器中（2003年），我们改变了负的nice级别，使它们比2.4内核更强 24*c01c2e43STang Yizhou（人们对这一变化很满意），而且我们还故意校正了线性时间片准则，使得nice +19 25*c01c2e43STang Yizhou的级别 _正好_ 是1 jiffy。为了让大家更好地理解它，时间片的图会是这样的（质量 26*c01c2e43STang Yizhou不佳的ASCII艺术提醒！）:: 27*c01c2e43STang Yizhou 28*c01c2e43STang Yizhou 29*c01c2e43STang Yizhou A 30*c01c2e43STang Yizhou \ | [timeslice length] 31*c01c2e43STang Yizhou \ | 32*c01c2e43STang Yizhou \ | 33*c01c2e43STang Yizhou \ | 34*c01c2e43STang Yizhou \ | 35*c01c2e43STang Yizhou \|___100msecs 36*c01c2e43STang Yizhou |^ . _ 37*c01c2e43STang Yizhou | ^ . _ 38*c01c2e43STang Yizhou | ^ . _ 39*c01c2e43STang Yizhou -*----------------------------------*-----> [nice level] 40*c01c2e43STang Yizhou -20 | +19 41*c01c2e43STang Yizhou | 42*c01c2e43STang Yizhou | 43*c01c2e43STang Yizhou 44*c01c2e43STang Yizhou因此，如果有人真的想renice任务，相较线性规则，+19会给出更大的效果（改变 45*c01c2e43STang YizhouABI来扩展优先级的解决方案在早期就被放弃了）。 46*c01c2e43STang Yizhou 47*c01c2e43STang Yizhou这种方法在一定程度上奏效了一段时间，但后来HZ=1000时，它导致1 jiffy为 48*c01c2e43STang Yizhou1ms，这意味着0.1%的CPU使用率，我们认为这有点过度。过度 _不是_ 因为它表示 49*c01c2e43STang Yizhou的CPU使用率过小，而是因为它引发了过于频繁（每毫秒1次）的重新调度（因此会 50*c01c2e43STang Yizhou破坏缓存，等等。请记住，硬件更弱、cache更小是很久以前的事了，当时人们在 51*c01c2e43STang Yizhounice +19级别运行数量颇多的应用程序）。 52*c01c2e43STang Yizhou 53*c01c2e43STang Yizhou因此，对于HZ=1000，我们将nice +19改为5毫秒，因为这感觉像是正确的最小 54*c01c2e43STang Yizhou粒度——这相当于5%的CPU利用率。但nice +19的根本的HZ敏感属性依然保持不变， 55*c01c2e43STang Yizhou我们没有收到过关于nice +19在CPU利用率方面太 _弱_ 的任何抱怨，我们只收到 56*c01c2e43STang Yizhou过它（依然）太 _强_ 的抱怨 :-)。 57*c01c2e43STang Yizhou 58*c01c2e43STang Yizhou总结一下：我们一直想让nice各级别一致性更强，但在HZ和jiffies的限制下，以及 59*c01c2e43STang Yizhounice级别与时间片、调度粒度耦合是令人讨厌的设计，这一目标并不真正可行。 60*c01c2e43STang Yizhou 61*c01c2e43STang Yizhou第二个关于Linux nice级别支持的抱怨是（不那么频繁，但仍然定期发生），它 62*c01c2e43STang Yizhou在原点周围的不对称性（你可以在上面的图片中看到），或者更准确地说：事实上 63*c01c2e43STang Yizhounice级别的行为取决于 _绝对的_ nice级别，而nice应用程序接口本身从根本上 64*c01c2e43STang Yizhou说是“相对”的： 65*c01c2e43STang Yizhou 66*c01c2e43STang Yizhou int nice(int inc); 67*c01c2e43STang Yizhou 68*c01c2e43STang Yizhou asmlinkage long sys_nice(int increment) 69*c01c2e43STang Yizhou 70*c01c2e43STang Yizhou（第一个是glibc的应用程序接口，第二个是syscall的应用程序接口） 71*c01c2e43STang Yizhou注意，“inc”是相对当前nice级别而言的，类似bash的“nice”命令等工具是这个 72*c01c2e43STang Yizhou相对性应用程序接口的镜像。 73*c01c2e43STang Yizhou 74*c01c2e43STang Yizhou在旧的调度器中，举例来说，如果你以nice +1启动一个任务，并以nice +2启动 75*c01c2e43STang Yizhou另一个任务，这两个任务的CPU分配将取决于父外壳程序的nice级别——如果它是 76*c01c2e43STang Yizhounice -10，那么CPU的分配不同于+5或+10。 77*c01c2e43STang Yizhou 78*c01c2e43STang Yizhou第三个关于Linux nice级别支持的抱怨是，负数nice级别“不够有力”，以很多人 79*c01c2e43STang Yizhou不得不诉诸于实时调度优先级来运行音频（和其它多媒体）应用程序，比如 80*c01c2e43STang YizhouSCHED_FIFO。但这也造成了其它问题：SCHED_FIFO未被证明是免于饥饿的，一个 81*c01c2e43STang Yizhou有问题的SCHED_FIFO应用程序也会锁住运行良好的系统。 82*c01c2e43STang Yizhou 83*c01c2e43STang Yizhouv2.6.23版内核的新调度器解决了这三种类型的抱怨： 84*c01c2e43STang Yizhou 85*c01c2e43STang Yizhou为了解决第一个抱怨（nice级别不够“有力”），调度器与“时间片”、HZ的概念 86*c01c2e43STang Yizhou解耦（调度粒度被处理成一个和nice级别独立的概念），因此有可能实现更好、 87*c01c2e43STang Yizhou更一致的nice +19支持：在新的调度器中，nice +19的任务得到一个HZ无关的 88*c01c2e43STang Yizhou1.5%CPU使用率，而不是旧版调度器中3%-5%-9%的可变范围。 89*c01c2e43STang Yizhou 90*c01c2e43STang Yizhou为了解决第二个抱怨（nice各级别不一致），新调度器令调用nice(1)对各任务的 91*c01c2e43STang YizhouCPU利用率有相同的影响，无论其绝对nice级别如何。所以在新调度器上，运行一个 92*c01c2e43STang Yizhounice +10和一个nice +11的任务会与运行一个nice -5和一个nice -4的任务的 93*c01c2e43STang YizhouCPU利用率分割是相同的（一个会得到55%的CPU，另一个会得到45%）。这是为什么 94*c01c2e43STang Yizhounice级别被改为“乘法”（或指数）——这样的话，不管你从哪个级别开始，“相对” 95*c01c2e43STang Yizhou结果将总是一样的。 96*c01c2e43STang Yizhou 97*c01c2e43STang Yizhou第三个抱怨（负数nice级别不够“有力”，并迫使音频应用程序在更危险的 98*c01c2e43STang YizhouSCHED_FIFO调度策略下运行）几乎被新的调度器自动解决了：更强的负数级别 99*c01c2e43STang Yizhou具有重新校正nice级别动态范围的自动化副作用。 100