Приоритеты процессов

В большинстве версий UNIX используются уровни приоритета от 0 до 127. Будем для определенности считать, что 0 соответствует высшему приоритету, хотя в некоторых версиях дело обстоит наоборот.

Весь диапазон приоритетов разделяется на верхнюю часть (приоритеты режима ядра) и нижнюю часть (приоритеты режима задачи). Это деление показано на рис. 4‑3.

Рис. 4‑3

Текущий (динамический) приоритет процесса, работающего в режиме задачи, определяется суммой трех слагаемых: базового значения, относительного приоритета данного процесса и «штрафа» за интенсивное использование процессорного времени.

Базовое значение приоритета – это то значение, которое система по умолчанию присваивает новому процессу при его создании. Во многих версиях UNIX базовое значение равно высшему приоритету задачи + 20.

Относительный приоритет, который почему-то называется в UNIX «nice number»[11], присваивается процессу при его создании. По умолчанию система устанавливает для процесса нулевое значение относительного приоритета. Обычный пользователь может только увеличить это значение (т.е. понизить приоритет процесса), а привилегированный пользователь может и уменьшить вплоть до высшего приоритета задачи (для самых приоритетных процессов). При создании нового процесса он наследует относительный приоритет родителя.

Штраф за использование процессорного времени увеличивается для работающего процесса с каждым прерыванием от таймера. Вследствие этого, высокоприоритетный процесс не сможет монополизировать использование процессора и время от времени должен будет уступать квант времени низкоприоритетным процессам. Однако система «не злопамятна»: через каждую секунду происходит уменьшение накопленных процессами штрафов наполовину. Таким образом, процесс, отлученный от процессора, через некоторое время восстановит свой исходный приоритет.

Для выполнения всегда выбирается активная задача с наивысшим приоритетом, а если таких несколько, то они получают кванты времени в порядке круговой очереди.

Совершенно иной смысл имеют приоритеты ядра. Как нам известно, процессы, работающие в режиме ядра, не могут быть вытеснены, а поэтому приоритеты не имеют для них никакого значения. Приоритеты ядра устанавливаются только для спящих процессов и зависят только от причины сна. В некоторых случаях одно и то же событие приводит к пробуждению сразу нескольких процессов. В этом случае первым начинает работать тот, чей приоритет ядра выше. Распределение приоритетов ядра продумано таким образом, чтобы первыми завершались те системные вызовы, которые в наибольшей степени блокируют использование дефицитных ресурсов.

Диапазон приоритетов ядра разделен на две части в зависимости от того, как реагируют спящие процессы на получение сигнала. В состоянии «высокоприоритетного» сна, обычно связанного с выполнением дисковых операций, процесс игнорирует поступающие сигналы, поскольку их обработка могла бы задержать реакцию на ожидаемое важное событие. Если же процесс «спит с низким приоритетом», ожидая события несрочного и, возможно, нескорого (например, нажатия клавиши пользователем), то он может проснуться при получении сигнала и обработать этот сигнал.