深度解析Linux PR调度算法，提升系统性能 (linux pr)

随着计算机技术的不断发展，操作系统的性能优化也成为计算机领域的一个热门话题。在操作系统中，调度算法是决定进程或线程何时被执行的重要因素之一。对于Linux操作系统来说，PR调度算法是其中应用最广泛的调度算法，也是Linux内核开发者和操作系统优化工程师们不可或缺的工具。

本文将深度解析Linux PR调度算法，介绍其原理、实现方式、优缺点等众多方面，旨在帮助读者更好地理解PR调度算法，并且通过合理地调优提升系统性能。

一、PR调度算法概述

PR调度算法是基于Linux 2.6.23以上版本内核中的进程优先级（Priority）实现的一种调度算法。该算法将所有的进程分为两类： 实时进程和普通进程。实时进程一旦运行，就必须执行完毕，而普通进程则会根据优先级来分配时间片。

在PR调度算法中，每个进程都被分配了一个优先级值，该值范围为0~139，其中数值小的进程优先级越高，数值大的进程优先级越低。基于这些优先级值，内核调度器会选择一个更高优先级的进程来运行，直到它被阻塞或者时间片用尽，随后再选择一个更高优先级的进程运行。

但是，在分配优先级时，PR调度算法并不是简单地将当前进程的状态和运行时间作为其优先级的依据，而是基于多个因素进行计算。下面是PR调度算法中进程优先级的计算公式：

Priority = f(rtime, nice)

rtime表示进程的运行时间，而nice表示进程的“好感度”，也即操作系统内核对该进程的评价（即“良心度”），nice值越小（负数），则表示进程的优先级越高，nice值越大（正数），则表示进程的优先级越低。

二、PR调度算法的实现方式

PR调度算法的实现方式可分为两种：一种是按照活动执行时间进行排序的进程队列，另一种是基于红黑树的进程队列。

1. 按照活动执行时间进行排序的进程队列

该方式将进程按照其运行时间的长短进行排序，执行时间短的进程位于队首，执行时间长的进程位于队尾。 内核在选择进程时，只需从该队列的头部开始扫描，选择更高优先级的进程即可。但是，由于该方式在每个进程执行完毕后需要重新排列队列，因此会带来一定的性能损失。

2. 基于红黑树的进程队列

在这种方式下，内核将所有进程按照优先级进行分类，并将每个队列存储在一个基于红黑树的数据结构中。在选择进程时，内核只需查找当前优先级更高的红黑树，选择该树中的进程即可。这种方式具有高效性，并且在新增或删除进程时不会对整个队列进行重排，因此具有很好的性能。

三、PR调度算法的优缺点

PR调度算法相对于其他调度算法来说，在普通进程运行速度较快的情况下，具有比较高的系统响应能力，且具有高度的稳定性。 但是，由于PR调度算法偏向于同时运行较少的进程，因此无法充分利用CPU资源，在处理大量实时性不高的任务的时候，可能会出现一些性能瓶颈。

四、如何通过PR调度算法提升系统性能

对于一台Linux系统来说，通过PR调度算法进行优化具有很高的实际价值，可以有效地提高系统的性能。 下面是一些优化PR调度算法的方法：

1. 改变默认情况下nice值的分配方式

可以通过修改/etc/security/limits.conf文件中的值，改变系统默认nice值的分配方式。在这个文件中，我们可以配置用户、用户组、进程等的优先级，通过调整其中的nice值来提升或下降一个进程的优先级。

2. 控制系统进程的优先级

对于部分系统进程来说，比如服务端口、磁盘操作等，可以通过修改其nice值或者优先级值来提升或下降优先级。

3. 分离内核线程和应用程序线程

内核线程和应用程序线程是两个不同的概念。在PR调度算法下，内核线程的优先级大于应用程序线程，因此将内核线程和应用程序线程分离开来，可以使得系统的性能提升。

结论

PR调度算法是在Linux内核中广泛应用的调度算法，也是Linux内核开发者以及系统优化工程师们的首选工具之一。通过本文我们可以学习PR调度算法的原理、实现方式、优缺点等多方面内容，并且掌握一些优化方法，从而可以更好地利用PR调度算法优化Linux系统，提高系统的性能。