103.6 Lección 1

Linux, como sistema operativo de multiprocesamiento preventivo, implementa un planificador que organiza la cola de procesos. Más precisamente, el planificador también decide qué subproceso en cola se ejecutará (un proceso puede ramificar muchos subprocesos independientes), pero proceso y subproceso son términos intercambiables en este contexto. Cada proceso tiene dos predicados que intervienen en su programación: la política de programación y la prioridad de programación.

Hay dos tipos principales de políticas de programación: políticas en tiempo real y políticas normales. Los procesos bajo una política de tiempo real se programan directamente por sus valores de prioridad. Si un proceso más importante está listo para ejecutarse, se sustituye por un proceso en ejecución menos importante y el proceso de mayor prioridad toma el control de la CPU. Un proceso de menor prioridad obtendrá el control de la CPU solo si los procesos de mayor prioridad están inactivos o esperando la respuesta del hardware.

Cualquier proceso en tiempo real tiene mayor prioridad que un proceso normal. Como sistema operativo de propósito general, Linux ejecuta solo algunos procesos en tiempo real. La mayoría de los procesos, incluidos los programas de usuario y del sistema, se ejecutan según las políticas de programación normales. Los procesos normales suelen tener el mismo valor de prioridad, pero las políticas normales pueden definir reglas de prioridad de ejecución utilizando otro predicado de proceso: el valor nice. Para evitar confusiones con las prioridades dinámicas derivadas de valores agradables, las prioridades de programación generalmente se denominan prioridades de programación estáticas.

El planificador de Linux se puede configurar de muchas formas diferentes y existen formas aún más complejas de establecer prioridades, pero estos conceptos generales siempre se aplican. Al inspeccionar y ajustar la programación del proceso, es importante tener en cuenta que solo se verán afectados los procesos bajo la política de programación normal.

Linux reserva prioridades estáticas que van de 0 a 99 para procesos en tiempo real y los procesos normales se asignan a prioridades estáticas que van de 100 a 139, lo que significa que hay 39 niveles de prioridad diferentes para procesos normales. Los valores más bajos significan una prioridad más alta. La prioridad estática de un proceso activo se puede encontrar en el archivo sched, ubicado en su directorio respectivo dentro del sistema de archivos /proc:

Como se muestra en el ejemplo, la línea que comienza con prio da el valor de prioridad del proceso (el proceso PID 1 es el proceso init o systemd, el primer proceso que el kernel inicia durante la inicialización del sistema). La prioridad estándar para los procesos normales es 120, de modo que se puede reducir a 100 o aumentar a 139. Las prioridades de todos los procesos en ejecución se pueden verificar con el comando ps -Al o ps -el:

La columna PRI indica la prioridad estática asignada por el kernel. Sin embargo, tenga en cuenta que el valor de prioridad mostrado por ps difiere del obtenido en el ejemplo anterior. Debido a razones históricas, las prioridades mostradas por ps varían de -40 a 99 por defecto, por lo que la prioridad real se obtiene agregando 40 (en particular, 80 + 40 = 120).

También es posible monitorear continuamente los procesos que actualmente administra el kernel de Linux con el programa top. Al igual que con ps, top también muestra el valor de prioridad de forma diferente. Para que sea más fácil identificar los procesos en tiempo real, top resta 100 del valor de prioridad, por lo que todas las prioridades en tiempo real son negativas, con un número negativo o rt identificándolas. Por lo tanto, las prioridades normales mostradas por top van de 0 a 39.

Todo proceso normal comienza con un valor nice predeterminado de 0 (prioridad 120). El nombre nice proviene de la idea de que los procesos “más agradables” permiten que otros procesos se ejecuten antes que ellos en una cola de ejecución particular. Los números nice van desde -20 (menos agradables, alta prioridad) a 19 (más agradables, baja prioridad). Linux también permite la capacidad de asignar diferentes valores nice a subprocesos dentro del mismo proceso. La columna NI en la salida de ps indica el número nice.

Solo el usuario root puede disminuir el valor nice de un proceso por debajo de cero. Es posible iniciar un proceso con una prioridad no estándar con el comando nice. Por defecto, nice cambia el valor a 10, pero se puede especificar con la opción -n:

En este ejemplo, el comando tar se ejecuta con un valor nice de 15. El comando renice puede usarse para cambiar la prioridad de un proceso en ejecución. La opción -p indica el número PID del proceso objetivo. Por ejemplo:

Las opciones -g y -u se utilizan para modificar todos los procesos de un grupo o usuario específico, respectivamente. Con renice +5 -g users, el valor nice de los procesos propiedad de los usuarios del grupo users se elevará en cinco.

Además de renice, la prioridad de los procesos se puede modificar con otros programas, como el programa top. En la pantalla principal superior, el valor nice de un proceso se puede modificar presionando r y luego el número PID del proceso:

Aparece el mensaje PID to renice [default pid = 1] con el primer proceso listado seleccionado por defecto. Para cambiar la prioridad de otro proceso, escriba su PID y presione Enter. Luego, aparecerá el mensaje Renice PID 1 to value (con el número PID solicitado) y se puede asignar un nuevo valor nice.