进程友好性(优先级)设置对Linux没有影响

问题描述 投票:5回答:5

我编写了一个测试程序,它只包含一个内部有一些计算的无限循环,并且不执行任何I / O操作。我尝试启动程序的两个实例,一个具有高漂亮度值,另一个具有低漂亮度值:

sudo nice -n 19 taskset 1 ./test
sudo nice -n -20 taskset 1 ./test

taskset命令确保两个程序在同一核心上执行。与我的预期相反,顶级报告称两个程序都获得了大约50%的计算时间。这是为什么? nice命令是否有效?

linux kernel scheduling nice
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您看到的行为几乎可以肯定是因为Linux 2.6.38(2010年)中添加了自动组功能。据推测,当您描述运行这两个命令时,它们在不同的终端窗口中运行。如果你在同一个终端窗口中运行它们,那么你应该看到nice值有效。这个答案的其余部分详细阐述了这个故事。

内核提供了一种称为自动分组的功能,可以在多进程,CPU密集型工作负载(如构建具有大量并行构建过程的Linux内核(即make(1) -j标志))的情况下提高交互式桌面性能。

通过setsid(2)创建新会话时,会创建一个新的自动组;例如,当启动新的终端窗口时会发生这种情况。由fork(2)创建的新进程继承其父级的自动组成员资格。因此,会话中的所有进程都是同一自动组的成员。

启用自动分组时,自动组的所有成员都放在同一个内核调度程序“任务组”中。 Linux内核调度程序采用一种算法来均衡跨任务组的CPU周期分布。可以通过以下示例描述此对交互式桌面性能的好处。

假设有两个自动组竞争相同的CPU(即,假定单个CPU系统或使用taskset(1)将所有进程限制在SMP系统上的同一CPU)。第一组包含来自使用make -j10开始的内核构建的十个CPU绑定进程。另一个包含一个CPU绑定的进程:一个视频播放器。自动分组的效果是两组将分别接收一半的CPU周期。也就是说,视频播放器将获得50%的CPU周期,而不仅仅是9%的周期,这可能会导致视频播放质量下降。 SMP系统上的情况更复杂,但总体效果是相同的:调度程序在任务组之间分配CPU周期,这样包含大量CPU绑定进程的自动组不会以牺牲费用为代价来占用CPU周期系统上的其他工作。

漂亮的价值和团队安排

当调度非实时进程(例如,在默认SCHED_OTHER策略下调度的进程)时,调度器采用称为“组调度”的技术,在该技术下线程被调度在“任务组”中。任务组是在各种情况下形成的,相关案例在这里是自动分组。

如果启用了自动分组,则(隐式)放置在自动组中的所有线程(即,由setsid(2)创建的相同会话)形成任务组。因此,每个新的自动组都是一个单独的任务组。

在组调度下,线程的nice值仅对相对于同一任务组中的其他线程的调度决策有影响。就UNIX系统上的良好价值的传统语义而言,这会产生一些令人惊讶的后果。特别是,如果启用了自动分组(这是各种Linux发行版中的默认设置),则在进程上使用nice(1)仅对相对于在同一会话中执行的其他进程(通常:相同的终端窗口)进行调度有效。

相反,对于两个进程(例如)不同会话中唯一的CPU绑定进程(例如,不同的终端窗口,其每个作业都绑定到不同的自动组),在其中一个会话中修改进程的nice值对调度程序相对于其他会话中的进程的决策没有影响。这可能是您看到的情景,但您没有明确提到使用两个终端窗口。

如果您想阻止自动分组干扰此处所述的传统nice行为,您可以禁用该功能

echo 0 > /proc/sys/kernel/sched_autogroup_enabled

请注意,这也会导致禁用自动组功能旨在提供的桌面交互性的好处(参见上文)。

自动组很好的价值

可以通过文件/proc/[pid]/autogroup查看进程的自动组成员资格:

$ cat /proc/1/autogroup
/autogroup-1 nice 0

此文件还可用于修改分配给自动组的CPU带宽。这是通过在文件的“nice”范围内写入数字来设置autogroup的nice值来完成的。允许的范围是从+19(低优先级)到-20(高优先级)。

autogroup nice设置与process nice值具有相同的含义,但适用于根据其他autogroup的相对漂亮值将CPU周期分配给整个autogroup。对于自动组内的进程,它接收的CPU周期将是自动组的nice值(与其他自动组相比)和进程的nice值(与同一自动组中的其他进程相比)的乘积。


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我把test.c放在一起,这样做:

for(;;)
   {
   }

然后和你的好人一起跑吧。我没有为每个sudo运行不同的sudo,而是sudo一个交互式shell并从那里运行它们。我用了两个。

我有一个./test很难击中我的CPU,而且几乎没有触及它。

当然,该系统仍然感觉非常敏感;在现代处理器上需要大量的CPU占用过程才能获得如此多的负载,您可以“感受”它。

这与I / O占用过程和内存占用过程形成对比;在这些情况下,单个贪婪的过程会使系统使用起来很痛苦。

我猜你的系统有一个相对独特的优先级相关的错误(或微妙),或者你的方法有一些东西。

我在Ubuntu 11.04系统上运行测试。


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我假设在命令行的末尾有一个&缺失。否则,第二行将在第一行完成之前运行。

当两个进程都在运行时,使用类似top的东西并确保它们各自具有您分配的好值。

如果仅使用taskset启动进程,然后在运行后使用renice调整优先级,会发生什么?


1
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处理好处(优先级)设置对Linux有影响! (在实践中,但只有你给它足够的工作!)

在我的系统上,只要所有核心都满载,那么确实会产生影响。在ubuntu 14.04上,使用nice -N运行的进程通过0.807 ** N个操作,而不是在不改变nice值的情况下运行的进程(假设你为每个不错的级别运行每个核心一个实例)。

在我的情况下,我有四核i7超线程关闭,所以如果我运行四个或更少的进程,那么它们的好值是什么并不重要 - 它们每个都得到一个完整的核心。如果我在好的等级12和好的等级12上运行4个过程,那么12等级的过程会通过0.807 ^ 12,即大约7%的工作得到好的等级0。该比率似乎是一个合理的预测器,从好的0到14级,之后它会波动(例如,一些运行的18级处理比16级更好) - 运行测试更长时间可以平滑结果。

(使用ruby 2.1.2)

,cl文件:

uptime
nices='-0 -6 -12 -18'
nices='-0 -18'
nices='-0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18'
rm -f ,n-*
for i in 1 2 3 4
do
  for n in $nices
  do
    nice $n ruby ,count_loops.rb > ,n${n}-$i &
  done
done
ps -l
uptime
wait
uptime
ps -l
c=`cat ,n-0-[1234] | total`
last=$c
for n in $nices
do
  echo
  c2=`cat ,n${n}-[1234] | total`
  echo total of `cat ,n${n}-[1234]` is $c2
  echo -n "nice $n count $2, percentage: "
  echo "3 k $c2 100 * $c / p" | dc
  echo -n "                  percent of last: "
  echo "3 k $c2 100 * $last / p" | dc
  last=$c2
done
uptime
echo total count: `cat ,n-*-[1234] | total`

,count_loops.rb文件

#!/usr/bin/env  ruby
limit = Time.new + 70
i=0
while Time.new < limit
 i += 1
 j = 0
 while (j += 1) < 10000
   t = j
 end
end
puts i

sh ,cl的结果 - 初步诊断输出:

 19:16:25 up 20:55,  2 users,  load average: 3.58, 3.59, 2.88
F S   UID   PID  PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY          TIME CMD
0 S  1000  4987  4977  0  80   0 -  7297 wait   pts/3    00:00:00 bash
0 S  1000 11743  2936  0  80   0 -  2515 wait   pts/3    00:00:00 rubymine.sh
0 S  1000 11808 11743  6  80   0 - 834604 futex_ pts/3   00:18:10 java
0 S  1000 11846 11808  0  80   0 -  4061 poll_s pts/3    00:00:02 fsnotifier64
0 S  1000 19613  4987  0  80   0 -  2515 wait   pts/3    00:00:00 sh
0 R  1000 19616 19613  0  80   0 -  7582 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19617 19613  0  82   2 -  7582 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19618 19613  0  84   4 -  7582 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19619 19613  0  86   6 -  7416 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19620 19613  0  88   8 -  6795 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19621 19613  0  90  10 -  6247 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19622 19613  0  92  12 -  6247 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19623 19613  0  94  14 -  6247 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19624 19613  0  96  16 -  6078 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19625 19613  0  98  18 -  6012 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19626 19613  0  80   0 -  7582 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19627 19613  0  82   2 -  7582 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19628 19613  0  84   4 -  7582 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19629 19613  0  86   6 -  7582 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19630 19613  0  88   8 -  6247 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19631 19613  0  90  10 -  6247 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19632 19613  0  92  12 -  6247 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19633 19613  0  94  14 -  6144 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19634 19613  0  96  16 -  4971 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19635 19613  0  98  18 -  4971 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19636 19613  0  80   0 -  7582 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19637 19613  0  82   2 -  7449 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19638 19613  0  84   4 -  7344 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19639 19613  0  86   6 -  7582 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19640 19613  0  88   8 -  7416 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19641 19613  0  90  10 -  6210 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19642 19613  0  92  12 -  6247 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19643 19613  0  94  14 -  5976 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19644 19613  0  96  16 -  6111 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19645 19613  0  98  18 -  4971 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19646 19613  0  80   0 -  7582 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19647 19613  0  82   2 -  7516 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19648 19613  0  84   4 -  7416 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19649 19613  0  86   6 -  6247 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19650 19613  0  88   8 -  6177 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19651 19613  0  90  10 -  6247 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19652 19613  0  92  12 -  6078 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19653 19613  0  94  14 -  6247 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19654 19613  0  96  16 -  4971 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19655 19613  0  98  18 -  4971 -      pts/3    00:00:00 ruby
0 R  1000 19656 19613  0  80   0 -  3908 -      pts/3    00:00:00 ps
 19:16:26 up 20:55,  2 users,  load average: 3.58, 3.59, 2.88
 19:17:37 up 20:56,  3 users,  load average: 28.92, 11.25, 5.59
F S   UID   PID  PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY          TIME CMD
0 S  1000  4987  4977  0  80   0 -  7297 wait   pts/3    00:00:00 bash
0 S  1000 11743  2936  0  80   0 -  2515 wait   pts/3    00:00:00 rubymine.sh
0 S  1000 11808 11743  6  80   0 - 834604 futex_ pts/3   00:18:10 java
0 S  1000 11846 11808  0  80   0 -  4061 poll_s pts/3    00:00:02 fsnotifier64
0 S  1000 19613  4987  0  80   0 -  2515 wait   pts/3    00:00:00 sh
0 R  1000 19794 19613  0  80   0 -  3908 -      pts/3    00:00:00 ps

sh ,cl的结果 - 统计数据:(最后一个百分比是该总数的百分比与最后一组进程的计数比较)

total of 99951 101725 100681 104046 is 406403
nice -0 count , percentage: 100.000
                  percent of last: 100.000

total of 64554 62971 64006 63462 is 254993
nice -2 count , percentage: 62.743
                  percent of last: 62.743

total of 42997 43041 43197 42717 is 171952
nice -4 count , percentage: 42.310
                  percent of last: 67.434

total of 26882 28250 27151 27244 is 109527
nice -6 count , percentage: 26.950
                  percent of last: 63.696

total of 17228 17189 17427 17769 is 69613
nice -8 count , percentage: 17.129
                  percent of last: 63.557

total of 10815 10792 11021 11307 is 43935
nice -10 count , percentage: 10.810
                  percent of last: 63.113

total of 7023 6923 7885 7323 is 29154
nice -12 count , percentage: 7.173
                  percent of last: 66.357

total of 5005 4881 4938 5159 is 19983
nice -14 count , percentage: 4.917
                  percent of last: 68.542

total of 3517 5537 3555 4092 is 16701
nice -16 count , percentage: 4.109
                  percent of last: 83.576

total of 4372 4307 5552 4527 is 18758
nice -18 count , percentage: 4.615
                  percent of last: 112.316
 19:17:37 up 20:56,  3 users,  load average: 28.92, 11.25, 5.59
total count: 1141019

(纯粹主义者会注意到我正在混合红宝石,贝壳和直流 - 他们将不得不原谅我上世纪的旧习惯;))


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我从APUE运行一个示例程序,nice确实有效果。

示例程序主要是fork一个孩子,父母和孩子在给定时间(10s)执行i++增量操作。通过给孩子不同的nice值,结果显示nice是否有所作为。

这本书警告我应该使用单处理器PC运行程序,我尝试使用自己的PC,i5-7500 CPU @ 3.40GHz × 4(4核),给出不同的nice值,几乎没有区别。

然后我登录到我的远程服务器1 processor 1 GB,并获得预期的差异。


1 core processor 1 GB测试结果:

./a.out

NZERO = 20 
current nice value in parent is 0
current nice value in child is 0, adjusting by 0
now child nice value is 0
parent count = 13347219
child count = 13357561

./a.out 20 //child nice set to 20

NZERO = 20
current nice value in parent is 0
current nice value in child is 0, adjusting by 20
now child nice value is 19
parent count = 29770491
ubuntu@VM-0-2-ubuntu:~$ child count = 441330

测试程序(我做了一点修改),来自第8.16节,APUE:

apue.h只是一个标题包装器 err_sys()也是一个错误处理程序包装器,你可以暂时使用printf

#include "apue.h"
#include <errno.h>
#include <sys/time.h>

#if defined(MACOS)
#include <sys/syslimits.h>
#elif defined(SOLARIS)
#include <limits.h>
#elif defined(BSD)
#include <sys/param.h>
#endif

unsigned long long count;
struct timeval end;

void
checktime(char *str)
{
    struct timeval  tv;

    gettimeofday(&tv, NULL);
    if (tv.tv_sec >= end.tv_sec && tv.tv_usec >= end.tv_usec) {
        printf("%s count = %lld\n", str, count);
        exit(0);
    }
}

int
main(int argc, char *argv[])
{
    pid_t   pid;
    char    *s;
    int     nzero, ret;
    int     adj = 0;

    setbuf(stdout, NULL);
#if defined(NZERO)
    nzero = NZERO;
#elif defined(_SC_NZERO)
    nzero = sysconf(_SC_NZERO);
#else
#error NZERO undefined
#endif
    printf("NZERO = %d\n", nzero);
    if (argc == 2)
        adj = strtol(argv[1], NULL, 10);
    gettimeofday(&end, NULL);
    end.tv_sec += 10;   /* run for 10 seconds */

    if ((pid = fork()) < 0) {
        err_sys("fork failed");
    } else if (pid == 0) {  /* child */
        s = "child";
        printf("current nice value in child is %d, adjusting by %d\n",
          nice(0), adj);
        errno = 0;
        if ((ret = nice(adj)) == -1 && errno != 0)
            err_sys("child set scheduling priority");
        printf("now child nice value is %d\n", ret);
    } else {        /* parent */
        s = "parent";
        printf("current nice value in parent is %d\n", nice(0));
    }
    for(;;) {
        if (++count == 0)
            err_quit("%s counter wrap", s);
        checktime(s);
    }
}

完整的源代码链接:https://wandbox.org/permlink/8iryAZ48sIbaq27y

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