如何给 linux 进程设置实时优先级

实时优先级是指分配给进程的衡量其重要性和紧迫性的数值，可通过操作系统来管理进程运行的顺序。在Linux中，实时优先级允许进程获得更高的执行优先级，保证关键任务的及时性和响应性。根据POSIX标准，Linux实现了两套实时优先级机制：一种是基于SCHED_FIFO和SCHED_RR策略的静态实时调度类，另一种是SCHED_DEADLINE策略，最近几年新增的动态实时调度类。使用chrt命令或编程方式可以为Linux进程设置实时优先级。

要详细描述的一点是chrt命令的使用。chrt是一个专为修改Linux进程实时优先级而设计的命令行工具。它允许管理员对运行中的进程或新启动的进程指定不同的实时调度策略和优先级。使用chrt命令可以提高关键进程的响应时间，很有用于需要高度可靠性和实时响应的系统环境中。

一、了解实时优先级

实时优先级为系统中的每个进程分配了一个具体的优先级，高实时优先级的进程将会超越普通进程优先执行，这对于那些需要及时响应的任务尤其关键。Linux操作系统中，通常采用的是nice级别来决定进程的优先级，但实时进程则有着独立于nice级别的另外一套优先级系统，即实时优先级。

实时进程之所以特别，是因为它们能够使用两种实时调度策略: SCHED_FIFO（先到先服务）和SCHED_RR（时间片轮转）。这两种实时调度策略会确保具有实时优先级的进程在非实时进程之前执行，甚至是在运行的系统和应用程序之上。

二、利用`chrt`命令设置实时优先级

chrt命令能够调整运行中进程的调度策略和实时优先级。它使用简单的命令行选项来设定所需的策略和优先级。使用该命令，您可以查询进程的当前实时优先级或为进程设置新的优先级。

查询进程的实时优先级

要查看一个进程的实时优先级，可以使用以下命令：

chrt -p <pid>

这里的<pid>需要替换为你想查询的进程的PID。命令执行后，会显示该进程的当前调度策略和实时优先级。

设置实时优先级

了解实时优先级之后，你可以使用以下格式设置进程的实时优先级：

chrt -f -p <priority> <pid>

在这里，-f代表SCHED_FIFO策略，-p用于指定优先级，而<priority>和<pid>则分别为所需设置的优先级数值和进程ID。使用-r选项可以将调度策略设置为SCHED_RR。

三、通过编程方式设置实时优先级

除了使用命令行工具，您也可以通过编程的方式设置进程的实时优先级。这通常涉及到对sched_setscheduler及相关系统调用的使用。

使用 sched_setscheduler 设置优先级

在C语言中，您可以通过<sched.h>头文件中定义的sched_setscheduler函数来设置进程的实时优先级。sched_setscheduler函数允许您指定进程ID、调度策略及其对应的sched_param结构，后者包含了实时优先级的信息。

例子

下面的代码片段展示了如何为特定的进程设置实时优先级：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sched.h>
int mAIn(int argc, char *argv[]) {
    int pid;
    struct sched_param param;
    if (argc != 3) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <pid> <priority>\n", argv[0]);
        return 1;
    }
    pid = atoi(argv[1]);
    param.sched_priority = atoi(argv[2]);
    if (sched_setscheduler(pid, SCHED_FIFO, &param) != 0) {
        perror("sched_setscheduler");
        return 1;
    }
    return 0;
}

在这个例子中，sched_setscheduler被用来把一个指定PID的进程设置为SCHED_FIFO实时策略，并赋予一个新的实时优先级。

四、注意和限制

需要注意实时优先级设置是一个需要系统权限的操作。通常只有具有root权限的用户才能够改变进程的实时优先级。此外，实时优先级的设置范围通常介于1到99之间，具体的范围和限制可能会随着系统和核心版本不同而有所不同。

不恰当地设置实时优先级可能导致系统不稳定，因为高优先级的实时进程可能会占用大量的CPU时间，留给其他进出较少的处理时间，可能会导致系统其他部分响应变慢或者完全无响应。由于这些潜在的风险，只有在确实需要时才应该设置实时优先级，并且你需要确保你知道你在做什么。

五、实践应用

在实时系统的应用程序中，实时优先级是确保关键任务及时完成的关键。在实际应用程序中设置实时优先级要谨慎行事，它通常用在对实时性要求极高的领域，如音视频处理、工业控制等领域。

例如，一个音频处理软件可以通过提高其处理线程的实时优先级来防止音频卡顿。在工业机器人控制系统中，控制算法的执行线程可能会被设置为高实时优先级，以确保机器人动作的精准和及时。

总而言之，给Linux进程设置实时优先级是一种强大的调优手段，它使得开发者和系统管理员能够确保关键任务能够以最高效率运行。然而，不当使用也会带来系统不稳定和性能下降的风险，因此它必须在仔细考虑并理解其影响的基础上进行。

相关问答FAQs：

如何为 Linux 进程分配实时优先级？

什么是实时优先级？
实时优先级是操作系统为进程分配的优先级，用于确定进程在竞争资源时的调度顺序。较高的实时优先级意味着进程能够更快地访问共享资源。
如何给 Linux 进程设置实时优先级？

使用 nice 命令：nice 命令用于设置进程的优先级，可以使进程在系统资源有限的情况下得到更多的资源。例如，nice -n -20 <command> 将会以最高优先级运行 <command>。
使用 renice 命令：renice 命令可用于修改已经运行的进程的优先级。例如，renice -n -20 -p <pid> 将会将进程 <pid> 的优先级设置为最高。

如何确认进程的实时优先级是否设置成功？
可以使用 top 命令或者 ps 命令来查看进程的实时优先级。在这些命令的输出中，实时优先级通常会以数字形式显示，数字越低表示优先级越高。

怎样为 Linux 进程分配实时优先级？

什么是实时优先级？
实时优先级是 Linux 系统中用于确定进程调度顺序的一个指标。较高的实时优先级意味着进程能够更快地访问系统资源。
如何为进程分配实时优先级？
在 Linux 中，可以使用 chrt 命令来为进程分配实时优先级。例如，chrt -r -p <priority> <pid> 命令会将进程 <pid> 的实时优先级设置为 <priority>。
实时优先级有哪些级别？
Linux 中的实时优先级范围从 1 到 99，数字越低表示优先级越高。