进程优先级

Posted by Gityuan on October 1, 2015

线程与进程的最大区别就是是否共享父进程的地址空间,内核角度来看没有线程与进程之分,都用task_struct结构体来表示,调度器操作的实体便是task_struct。

一、 进程优先级

进程可划分为普通进程和实时进程,那么优先级与nice值的关系图:

nice_prio

优先级值越小表示进程优先级越高,3个进程优先级的概念:

  • 静态优先级: 不会时间而改变,内核也不会修改,只能通过系统调用改变nice值的方法区修改。优先级映射公式: static_prio = MAX_RT_PRIO + nice + 20,其中MAX_RT_PRIO = 100,那么取值区间为[100, 139];对应普通进程;

  • 实时优先级:只对实时进程有意义,取值区间为[0, MAX_RT_PRIO -1],其中MAX_RT_PRIO = 100,那么取值区间为[0, 99];对应实时进程;

  • 动态优先级: 调度程序通过增加或减少进程静态优先级的值,来达到奖励IO消耗型或惩罚cpu消耗型的进程,调整后的进程称为动态优先级。区间范围[0, MX_PRIO-1],其中MX_PRIO = 140,那么取值区间为[0,139]

nice值

nice∈[-20, 19],可通过adb直接修改某个进程的nice值: renice prio pid

二、 Framework调度策略

代码路径: framework/base/core/android/os/Process.java

2.1 进程优先级

Android进程优先级,总分10级

优先级调度方法:

setThreadPriority(int tid, int priority)

进程优先级级别:

进程优先级 nice值 解释
THREAD_PRIORITY_LOWEST 19 最低优先级
THREAD_PRIORITY_BACKGROUND 10 后台
THREAD_PRIORITY_LESS_FAVORABLE 1 比默认略低
THREAD_PRIORITY_DEFAULT 0 默认
THREAD_PRIORITY_MORE_FAVORABLE -1 比默认略高
THREAD_PRIORITY_FOREGROUND -2 前台
THREAD_PRIORITY_DISPLAY -4 显示相关
THREAD_PRIORITY_URGENT_DISPLAY -8 显示(更为重要),input事件
THREAD_PRIORITY_AUDIO -16 音频相关
THREAD_PRIORITY_URGENT_AUDIO -19 音频(更为重要)

2.2 组优先级

进程/线程组优先级调度方法:

setProcessGroup(int pid, int group)
setThreadGroup(int tid, int group)

进程组优先级级别:

组优先级 取值 解释
THREAD_GROUP_DEFAULT -1 仅用于setProcessGroup,将优先级<=10的进程提升到-2
THREAD_GROUP_BG_NONINTERACTIVE 0 CPU分时的时长缩短
THREAD_GROUP_FOREGROUND 1 CPU分时的时长正常
THREAD_GROUP_SYSTEM 2 系统线程组
THREAD_GROUP_AUDIO_APP 3 应用程序音频
THREAD_GROUP_AUDIO_SYS 4 系统程序音频

2.3 调度器选择

调度器设置方法:

setThreadScheduler(int tid, int policy, int priority)

调度器类别

调度器 名称 解释
SCHED_OTHER 默认 标准round-robin分时共享策略
SCHED_BATCH 批处理调度 针对具有batch风格(批处理)进程的调度策略
SCHED_IDLE 空闲调度 针对优先级非常低的适合在后台运行的进程
SCHED_FIFO 先进先出 实时调度策略,android暂未实现
SCHED_RR 循环调度 实时调度策略,android暂未实现

三、 Kernel调度策略

设置优先级,Kernel不区别线程和进程,都对应同一个数据结构Task。Linux kernel用nicer值来描述进程的调度优先级,该值越大,表明该进程越友(nice),其被调度运行的几率越低。

3.1 优先级

int setpriority(int which, int who, int prio);

参数说明:

  • which和who参数联合使用:
    • 当which为PRIO_PROGRESS时,who代表一个进程;
    • 当which为PRIO_PGROUP时,who代表一个进程组;
    • 当which为PRIO_USER时,who代表一个uid。
  • prio参数用于设置应用进程的nicer值,可取范围从-20到19。

3.2 调度器

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

参数说明:

  • pid为进程id;
  • policy为调度策略;
  • param最重要的是该结构体中的sched_priority变量;
    • 针对Android中的三种非实时Scheduler策略,该值必须为NULL。

选择和设置合理的进程优先级和调度器是性能优化的一个方向,后续再以内核调度器的角度来分析调度策略的抉择问题。


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