如何在Linux中进程调度 Linux chrt优先级设置-linux运维-PHP中文网

Linux进程调度通过nice值和chrt命令分别调整普通与实时进程优先级，前者影响CFS调度下进程的CPU时间份额，后者设定SCHED_FIFO或SCHED_RR策略下的绝对优先级，实现对时间敏感任务的可预测执行。

如何在linux中进程调度 linux chrt优先级设置

Linux中的进程调度，尤其涉及到

chrt

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优先级设置，本质上是关于如何让操作系统更高效、更可预测地分配CPU资源。简单来说，它允许我们告诉Linux内核，哪些任务更重要，需要优先获得执行时间，特别是对于那些对时间敏感的应用。但这个过程不是随意进行的，它要求我们对系统的调度机制有清晰的理解，否则可能会适得其反，甚至让系统变得不稳定。

解决方案

在Linux中，进程调度主要通过两种机制来管理：针对普通进程的

nice

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值，以及针对实时进程的调度策略和优先级（主要通过

chrt

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命令）。

对于普通（非实时）进程，我们通常使用

nice

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和

renice

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命令来调整它们的优先级。

nice

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值范围从-20（最高优先级）到19（最低优先级），默认是0。

启动一个带有特定
```
nice
```
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值的进程：
```
nice -n 10 ./my_background_task
```
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改变一个已运行进程的
```
nice
```
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值：
```
renice 5 -p <PID>
```
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这里，
```
5
```
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是新的
```
nice
```
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值，
```
<PID>
```
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是进程ID。

而对于实时进程，

chrt

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命令是核心。它允许你指定进程的调度策略（如

SCHED_FIFO

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或

SCHED_RR

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）和实时优先级（范围通常是1到99）。

查看一个进程当前的调度策略和优先级：
```
chrt -p <PID>
# 示例输出：
# pid 1234's current scheduling policy: SCHED_OTHER
# pid 5678's current scheduling policy: SCHED_RR
# pid 5678's current scheduling priority: 50
```
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或者更详细地：
```
ps -eo pid,cmd,cls,rtprio,ni
```
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```
cls
```
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会显示调度类（TS for SCHED_OTHER, FF for SCHED_FIFO, RR for SCHED_RR），
```
rtprio
```
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是实时优先级，
```
ni
```
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是
```
nice
```
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值。
以
```
SCHED_FIFO
```
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策略和优先级50启动一个新进程：
```
sudo chrt -f 50 ./my_realtime_app
```
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```
sudo
```
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是必需的，因为设置实时优先级通常需要root权限。
将一个已运行进程的调度策略改为
```
SCHED_RR
```
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，优先级为60：
```
sudo chrt -r -p 60 <PID>
```
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需要注意的是，为了让实时进程能真正发挥作用，其用户或组通常还需要在
```
/etc/security/limits.conf
```
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中配置
```
rtprio
```
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（实时优先级）和
```
memlock
```
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（锁定内存）限制，例如：
```
@realtime_group hard rtprio 99
@realtime_group soft rtprio 99
@realtime_group hard memlock unlimited
@realtime_group soft memlock unlimited
```
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这允许属于
```
realtime_group
```
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的用户启动优先级高达99的实时进程，并锁定其内存，防止页面交换导致不可预测的延迟。

Linux进程调度策略有哪些，它们之间有什么区别？

Linux内核提供了多种调度策略，每种策略都针对不同的工作负载和性能需求设计。理解它们的区别是正确进行进程调度的基础。

首先是

SCHED_OTHER

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，这通常是所有普通用户进程的默认调度策略，也被称为CFS（Completely Fair Scheduler）。CFS的目标是提供一个“完全公平”的CPU时间分配，它会努力确保每个可运行的进程都能获得大致相等的CPU份额，无论其负载如何。

nice

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值就是在这个策略下发挥作用的，它影响的是进程在CFS内部的“权重”，

nice

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值越低（比如-20），权重越高，它在公平分配中就能获得更多的CPU时间；反之，

nice

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值越高（比如19），权重越低，获得的CPU时间就越少。CFS非常适合桌面应用、服务器后台服务等场景，它追求的是整体的系统吞吐量和用户体验的流畅性，而不是单个任务的严格时序保证。

接下来是实时调度策略，主要包括

SCHED_FIFO

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(First-In, First-Out) 和 SCHED_RR
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(Round Robin)。这两种策略都用于对时间敏感的应用程序，它们不追求公平，而是追求可预测性和低延迟。

```
SCHED_FIFO
```
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是一种非抢占式（在相同优先级下）的实时策略。一旦一个
```
SCHED_FIFO
```
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进程开始运行，它会一直运行，直到它主动放弃CPU（比如等待I/O或调用
```
sched_yield()
```
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），或者被一个更高优先级的实时进程抢占。在相同优先级下，
```
SCHED_FIFO
```
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进程会按照它们变为可运行状态的顺序执行，一旦获得CPU，就一直持有。这使得它非常适合那些需要长时间连续运行，且对中断非常敏感的任务。

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```
SCHED_RR
```
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是一种抢占式的实时策略，它在
```
SCHED_FIFO
```
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的基础上引入了时间片（timeslice）的概念。在相同优先级下，
```
SCHED_RR
```
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进程会轮流获得CPU时间，每个进程运行一个时间片后，如果还有其他同等优先级的
```
SCHED_RR
```
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进程等待，它就会被放到队列的末尾，等待下一个时间片。这种策略适用于多个同样重要的实时任务需要共享CPU，并且希望它们都能获得一定的执行机会，而不是一个任务独占的情况。

此外，还有一些不那么常用的策略，比如

SCHED_BATCH

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，它类似于

SCHED_OTHER

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，但更侧重于批处理任务，减少上下文切换，提高CPU密集型任务的吞吐量，但响应性会降低。以及SCHED_IDLE
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，这是最低优先级的调度策略，进程只会在系统完全空闲时才运行，通常用于一些非关键的后台维护任务。

理解这些策略的关键在于它们对“公平”和“实时性”的不同权衡。

SCHED_OTHER

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追求整体公平和高吞吐，而

SCHED_FIFO

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和

SCHED_RR

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则牺牲公平性，以确保关键任务的及时响应和可预测性。

如何安全地调整Linux进程优先级，避免系统不稳定？

调整Linux进程优先级，尤其是涉及到实时优先级时，如同在精密仪器上操作，需要极度的谨慎和专业知识。一旦操作不当，轻则影响应用性能，重则可能导致整个系统冻结、崩溃，甚至无法远程登录。我个人就曾遇到过因为某个实时应用优先级设置过高，导致SSH服务被“饿死”，最终不得不重启物理机的情况，那真是让人心惊肉跳。

首先，权限是第一道防线。只有

root

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用户或者拥有

CAP_SYS_NICE

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能力的进程才能设置实时调度策略和优先级。这是为了防止普通用户随意创建可能导致系统不稳定的高优先级进程。因此，当你使用

chrt

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时，通常需要

sudo

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。

其次，理解实时进程的“霸道”。一个实时进程，哪怕其优先级只是1，也比任何

SCHED_OTHER

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进程（无论其

nice

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值多低）拥有更高的执行权。这意味着，如果你启动一个高优先级的实时进程，并且它进入了无限循环或者长时间的CPU密集型计算，它可能会独占CPU，导致其他所有非实时进程（包括系统关键服务如

sshd

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、

systemd

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、各种

kworker

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进程）都无法获得CPU时间，从而使系统失去响应。所以，永远不要给一个未经充分测试、可能出现死循环的实时应用设置过高的优先级。

再者，资源限制 (

ulimit

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) 至关重要。实时进程通常需要锁定其内存页面，以防止它们被交换到磁盘上，因为页面交换会引入不可预测的延迟，这对于实时应用是致命的。因此，确保为运行实时进程的用户或组设置了足够的

memlock

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（内存锁定）限制，通常设置为

unlimited

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。同时，

rtprio

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（实时优先级）限制也需要配置，以允许用户设置高优先级。这些配置通常在

/etc/security/limits.conf

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中完成。如果这些限制没有设置好，即使你用

chrt

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设置了高优先级，内核也可能拒绝或者进程无法真正获得预期的实时行为。

监控是必不可少的环节。在调整优先级后，务必使用

top

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、

htop

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或

ps -eo pid,cmd,cls,rtprio,ni

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等工具密切观察系统状态。关注CPU利用率、负载平均值以及各个进程的调度类和优先级是否如预期。如果发现系统响应变慢，或者某个高优先级进程长时间占用CPU，立即采取措施（比如

kill

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掉该进程）。

测试环境先行，逐步调整。在生产环境上直接进行高优先级设置是非常危险的行为。务必在隔离的测试环境中进行充分的压力测试和稳定性测试。从较低的实时优先级开始，逐步提高，直到满足应用需求为止。不要一开始就直接设置最高的99。

最后，考虑CPU亲和性 (

taskset

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)。虽然这不是优先级设置本身，但在实时系统中，将实时进程绑定到特定的CPU核心上（使用

taskset

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命令），可以减少上下文切换的开销，避免缓存失效，进一步提高实时性能和可预测性。这通常与实时优先级设置结合使用，以获得最佳效果。

总之，安全调整优先级需要对Linux调度器有深刻理解，并采取一系列预防措施，包括权限管理、资源限制、严密监控和在测试环境中逐步验证。

nice

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值和

chrt

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设置的优先级有什么本质区别？

nice

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值和

chrt

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命令设置的实时优先级，虽然都影响进程的执行顺序，但它们在Linux调度器中的作用机制、影响范围以及目标上存在着根本性的区别。我经常把它们比喻成两种完全不同层级的“VIP待遇”。

nice

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值（以及

renice

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命令）是针对SCHED_OTHER
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（CFS）调度策略下的普通进程而言的。它的范围从-20（最高优先级）到19（最低优先级），默认值是0。

nice

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值并不是一个绝对的优先级，而是一个“友好度”或者说“权重”。在CFS调度器中，所有

SCHED_OTHER

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进程都在争夺CPU时间，CFS的目标是公平地分配CPU。一个

nice

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值低的进程（例如-10），会比

nice

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值高的进程（例如10）获得更多的CPU时间片。它影响的是进程在“公平”竞争中的份额，你可以理解为它让CFS调度器知道，某个进程可以稍微多拿一点CPU，或者稍微少拿一点。但无论

nice

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值多低（-20），它也无法保证进程在特定时间点获得CPU，也无法阻止一个实时进程的抢占。它只在非实时进程之间起作用，是一种相对的、柔性的优先级调整。

而

chrt

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命令设置的优先级，是针对SCHED_FIFO
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和
SCHED_RR
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这两种实时调度策略的。它的范围通常是1到99（具体取决于系统配置，但99是常见的最高值）。这里的优先级是绝对的、强制性的。一个实时进程的优先级，决定了它在所有进程中的执行顺位。

绝对抢占： 任何实时进程，无论其优先级是1还是99，都将无条件地抢占任何
```
SCHED_OTHER
```
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（CFS）进程。这意味着，即使你的
```
SCHED_OTHER
```
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进程
```
nice
```
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值是-20，一个
```
SCHED_FIFO
```
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或
```
SCHED_RR
```
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优先级为1的进程也总能优先执行。
实时优先级的层级： 在实时进程之间，优先级数值越高，执行的优先级越高。一个优先级为50的
```
SCHED_FIFO
```
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进程，会抢占一个优先级为40的
```
SCHED_RR
```
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进程。
确定性与可预测性： 实时优先级旨在提供确定性（determinism）和可预测性（predictability）。这意味着在没有更高优先级实时任务竞争的情况下，一个实时任务可以在其需要的时间内获得CPU，并完成其工作，这对于工业控制、音频/视频处理等对时间要求严格的应用至关重要。