Книга: Основы программирования в Linux

Планирование процессов

Планирование процессов

В следующем примере вывода команды ps приведен элемент списка для самой команды ps.

21475 pts/2 R+   0:00 ps ax

Эта строка означает, что процесс 21475 находится в состоянии выполнения (R) и выполняет он команду ps ах. Таким образом, процесс описан в своем собственном выводе! Индикатор состояния показывает только то, что программа готова к выполнению, а не то, что она обязательно выполняется в данный момент. На однопроцессорном компьютере в каждый момент времени может выполняться только один процесс, в то время как другие процессы ждут своего рабочего периода. Эти периоды, называемые квантами времени, очень короткие и создают впечатление одновременного выполнения программ. Опция R+ просто показывает, что данная программа — фоновая задача, не ждущая завершения других процессов или окончания ввода или вывода данных. Именно поэтому можно увидеть два таких процесса, приведенные в списке вывода команды ps. (Другой, часто встречающийся процесс, помечаемый как выполняющийся, — дисплейный сервер системы X.)

Ядро Linux применяет планировщик процессов для того, чтобы решить, какой процесс получит следующий квант времени. Решение принимается исходя из приоритета процесса (мы обсуждали приоритеты процессов в главе 4). Процессы с высоким приоритетом выполняются чаще, а другие, такие как низкоприоритетные фоновые задачи, — реже. В ОС Linux процессы не могут превысить выделенный им квант времени. Они преимущественно относятся к разным задачам, поэтому приостанавливаются и возобновляются без взаимодействия друг с другом. В более старых системах, например Windows 3.х, как правило, для возобновления других процессов требовалось явное согласие процесса.

В многозадачных системах, таких как Linux, несколько программ могут претендовать на один и тот же ресурс, поэтому программы с короткими рабочими циклами, прерывающиеся для ввода, считаются лучше ведущими себя, чем программы, прибирающие к рукам процессор для продолжительного вычисления какого-либо значения или непрерывных запросов к системе, касающихся готовности ввода данных. Хорошо ведущие себя программы называют nice-программами (привлекательными программами) и в известном смысле эту "привлекательность" можно измерить. Операционная система определяет приоритет процесса на основе значения "nice", по умолчанию равного 0, и поведения программы. Программы, выполняющиеся без пауз в течение долгих периодов, как правило, получают более низкие приоритеты. Программы, делающие паузы время от времени, например в ожидании ввода, получают награду. Это помогает сохранить отзывчивость программы, взаимодействующей с пользователем; пока она ждет какого-либо ввода от пользователя, система увеличивает ее приоритет, чтобы, когда программа будет готова возобновить выполнение, у нее был высокий приоритет. Задать значение nice для процесса можно с помощью команды nice, а изменить его — с помощью команды renice. Команда nice увеличивает на 10 значение nice процесса, присваивая ему более низкий приоритет. Просмотреть значения nice активных процессов можно с помощью опций -l или -f (для полного вывода) команды ps. Интересующие вас значения представлены в столбце NI (nice).

$ ps -l
  F S UID  PID PPID С PRI NI ADDR SZ WCHAN  TTY   TIME     CMD
000 S 500 1259 1254 0  75  0 -   710 wait4  pts/2 00:00:00 bash
000 S 500 1262 1251 0  75  0 -   714 wait4  pts/1 00:00:00 bash
000 S 500 1313 1262 0  75  0 -  2762 schedu pts/1 00:00:00 emacs
000 S 500 1362 1262 2  80  0 -   789 schedu pts/1 00:00:00 oclook
000 R 500 1363 1262 0  81  0 -   782 -      pts/1 00:00:00 ps

Как видно из списка, программа oclock выполняется (как процесс 1362) со значением nice по умолчанию. Если бы она была запущена командой

$ nice oclock &

то получила бы значение nice +10. Если вы откорректируете это значение командой

$ renice 10 1362
1362: old priority 0, new priority 10

программа oclock будет выполняться реже. Увидеть измененное значение nice можно снова с помощью команды ps:

$ ps -l
F   S UID  PID PPID С PRI NI ADDR SZ WCHAN  TTY   TIME     CMD
000 S 500 1259 1254 0  75  0 -   710 wait4  pts/2 00:00:00 bash
000 S 500 1262 1251 0  75  0 -   714 wait4  pts/1 00:00:00 bash
000 S 500 1313 1262 0  75  0 -  2762 schedu pts/1 00:00:00 emacs
000 S 500 1362 1262 0  90 10 -   789 schedu pts/1 00:00:00 oclock
000 R 500 1365 1262 0  81  0 -   782 -      pts/1 00:00:00 ps

Столбец состояния теперь также содержит N, указывая на то, что значение nice было изменено по сравнению с принятым по умолчанию:

$ ps х
PID  TTY   STAT TIME COMMAND
1362 pts/1 SN   0:00 oclock

Поле PPID в выводе команды ps содержит ID родительского процесса (PID), либо процесса, запустившего данный процесс, либо, если этот процесс уже не выполняется, процесса init (PID, равный 1).

Планировщик процессов ОС Linux решает, какому процессу разрешить выполнение, на основе приоритета. Конкретные реализации конечно отличаются, но высокоприоритетные процессы выполняются чаще. В некоторых случаях низкоприоритетные процессы не выполняются совсем, если высокоприоритетные процессы готовы к выполнению.

Оглавление книги