Linux调度分析（2）调度用户态API介绍

Linux调度的实现在内核中，但用户态可以通过调度相关的systemcall可以进行调度相关的设置。这些设置包括：

• 设置调度策略
  设置调度策略通过系统调用函数sched_setscheduler()实现，它的函数定义如下：
  SYSCALL_DEFINE3(sched_setscheduler, pid_t, pid, int, policy, struct sched_param __user *, param)
  pid为需要设置的线程pid，policy为需要设置的调度策略，param为设置参数
  Linux调度policy包括：
  

• SCHED_NORMAL：普通调度
  
• SCHED_FIFO：先进先出调度
  
• SCHED_RR：Round-robin调度
  
• SCHED_BATCH: ?
  
• SCHED_IDLE：idle调度
  
• SCHED_DEADLINE: DL调度
  
• SCHED_EXT：EBPF调度
  

• 获取调度策略
  获取调度策略通过系统调用函数sched_getscheduler()实现，它的函数定义如下：
  SYSCALL_DEFINE1(sched_getscheduler, pid_t, pid)
  
• 设置亲和性
  设置线程的亲和性，可以让线程运行在指定的CPU上，它是通过系统调用sched_setaffinity()实现，它的函数定义如下：
  SYSCALL_DEFINE3(sched_setaffinity, pid_t, pid, unsigned int, len, unsigned long __user *, user_mask_ptr)
  
• 获取亲和性
  获取线程的亲和性可以通过系统调用sched_getaffinity()实现，它的函数定义如下：
  SYSCALL_DEFINE3(sched_getaffinity, pid_t, pid, unsigned int, len, unsigned long __user *, user_mask_ptr)
  
• 放弃当前CPU运行
  系统调用sched_yield()可以让当前运行的线程放弃在当前CPU的运行，切换其他线程运行
  SYSCALL_DEFINE0(sched_yield)
  
• 其他的系统调用
  除了上述系统调用外，还有其他系统调用如：
  

• sched_get_priority_max()获取某个调度策略的最大priority值
  
• sched_get_priority_min()获取某个调度策略的最小priority值
  
• nice()修改当前线程的priority值
  
• sched_setparam()/sched_getparam设置/获取线程的priority
  
• sched_setattr()/sched_getattr()设置/获取线程的扩展属性
  
• sched_rr_get_interval()返回线程默认的slice即调度时间片
  

• 隐式的调度相关的操作
  上述系统调用明确调用了调度相关的系统调用，其实在用户态调用sleep()等函数时隐含着schedule()让当前线程主动让出CPU的调度操作。
  

下面代码是设置pid为10000的线程调度相关的设置：将其设置为SCHED_FIFO调度策略，获取SCHED_FIFO的最大和最小优先级，设置线程的亲和性（将其绑定到CPU 0），在做了一些循环操作后放弃当前CPU。
`...
static void die(const char *msg)
{
perror(msg);
exit(EXIT_FAILURE);
}
int main(void)
{
int ret;
pid_t pid = 100000;  // 100000 means "this process"

1. /* -----------------------------
2. * 1. Set scheduling policy
3. * ----------------------------- */
5. struct sched_param sp;
6. memset(&sp, 0, sizeof(sp));
8. // Choose a real-time policy, e.g., SCHED_FIFO or SCHED_RR.
9. // NOTE: This usually requires root privileges.
10. int policy = SCHED_FIFO;
12. // Get allowed priority range for this policy
13. int max_prio = sched_get_priority_max(policy);
14. int min_prio = sched_get_priority_min(policy);
16. if (max_prio == -1 || min_prio == -1) {
17.     die("sched_get_priority_*");
18. }
20. // Use some priority in the valid range; here we just pick the max.
21. sp.sched_priority = max_prio;
23. ret = sched_setscheduler(pid, policy, &sp);
24. if (ret == -1) {
25.     // If you see EPERM, you likely need to run as root.
26.     fprintf(stderr,
27.             "sched_setscheduler failed: %s (need CAP_SYS_NICE/root for RT)\n",
28.             strerror(errno));
29.     // Not fatal for demonstration, continue with default policy.
30. } else {
31.     printf("Scheduler set to policy %d, priority %d\n", policy,
32.            sp.sched_priority);
33. }
35. /* -----------------------------
36. * 2. Set CPU affinity (pin to CPU 0)
37. * ----------------------------- */
39. cpu_set_t set;
40. CPU_ZERO(&set);
41. CPU_SET(0, &set);  // bind to CPU 0
43. ret = sched_setaffinity(pid, sizeof(set), &set);
44. if (ret == -1) {
45.     die("sched_setaffinity");
46. } else {
47.     printf("Affinity set to CPU 0\n");
48. }
50. /* -----------------------------
51. * 3. Do some work and yield
52. * ----------------------------- */
54. for (int i = 0; i < 5; ++i) {
55.     printf("Iteration %d on CPU %d\n", i, sched_getcpu());
57.     // Do some dummy work
58.     for (volatile long j = 0; j < 100000000L; ++j)
59.         ;  // busy loop
61.     printf("Yielding CPU...\n");
62.     ret = sched_yield();  // Let other runnable tasks run
63.     if (ret == -1) {
64.         die("sched_yield");
65.     }
66. }
68. printf("Done.\n");
69. return 0;

复制代码

}`

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