Android程序線程排程nice等優先級讨論

程序排程nice值

• 關于nice的基本概念：

Linux中，使用nice value來設定一個程序的優先級，android 也會用這一套機制。系統任務排程器根據nice值合理安排排程。

>nice的取值範圍為-20到19。
>通常情況下，nice的預設值為0。視具體作業系統而定。
>nice的值越大，程序的優先級就越低，獲得CPU調用的機會越少，nice值越小，程序的優先級則越高，獲得CPU調用的機會越多。
>一個nice值為-20的程序優先級最高，nice值為19的程序優先級最低。
>父程序fork出來的子程序nice值與父程序相同。父程序renice，子程序nice值不會随之改變。
           

這個并不是最終的優先級， 真正的程序優先級是要經過一定的計算， 也就是說nice會影響靜态優先級。 看代碼：/kernel/kernel/sched/sched.h (Android 7.0)

/*
* Convert user-nice values [ -20 ... 0 ... 19 ]
* to static priority [ MAX_RT_PRIO..MAX_PRIO-1 ],
* and back.
*/
#define NICE_TO_PRIO(nice) (MAX_RT_PRIO + (nice) + 20)
#define PRIO_TO_NICE(prio) ((prio) - MAX_RT_PRIO - 20)
           

其中 MAX_RT_PRIO = 100 。

android中nice的用法：

$ nice
usage: nice [-n PRIORITY] command [args...]
Run a command line at an increased or decreased scheduling priority.
Higher numbers make a program yield more CPU time, from -20 (highest
priority) to 19 (lowest). By default processes inherit their parent's
niceness (usually 0). By default this command adds 10 to the parent's
priority. Only root can set a negative niceness level.
nice: Needs 1 argument
           

• renice使用：

對于一個新的程序我們可以按照下面的代碼為一個程序設定nice值。

$ renice
usage: renice [-gpu] -n increment ID ...
renice: Needs 1 argument
           

不能root不能使用， 通常我們調試性能會在user 版本上調試， 不能root，我們刷能root的boot image進行驗證行的調試， 并不能作為重要正式結果。

線程排程API

我們在app層和framework層是有機制與nice機制相對應的， nice是對程序的， 以下是可對線程的， 效果異曲同工。

分為Java API 和 Android API

• Java API:

Java為Thread提供了三個級别的設定。

MAX_PRIORITY，相當于android.os.Process.THREAD_PRIORITY_URGENT_DISPLAY，值為10。
MIN_PRIORITY，相當于android.os.Process.THREAD_PRIORITY_LOWEST，值為0。
NORM_PRIORITY，相當于android.os.Process.THREAD_PRIORITY_DEFAULT，值為5。
           

使用setPriority我們可以為某個線程設定優先級，使用getPriority可以獲得某個線程的優先級。

在Android系統中，不建議使用Java原生的API，因為Android提供的API劃分的級别更多，更适合在Android系統中進行設定細緻的優先級。

• Android API:

THREAD_PRIORITY_DEFAULT，預設的線程優先級，值為0。
THREAD_PRIORITY_LOWEST，最低的線程級别，值為19。
THREAD_PRIORITY_BACKGROUND 背景線程建議設定這個優先級，值為10。
THREAD_PRIORITY_FOREGROUND 使用者正在互動的UI線程，代碼中無法設定該優先級，系統會按照情況調整到該優先級，值為-2。
THREAD_PRIORITY_DISPLAY 也是與UI互動相關的優先級界别，但是要比THREAD_PRIORITY_FOREGROUND優先，代碼中無法設定，由系統按照情況調整，值為-4。
THREAD_PRIORITY_URGENT_DISPLAY 顯示線程的最進階别，用來處理繪制畫面和檢索輸入事件，代碼中無法設定成該優先級。值為-8。
THREAD_PRIORITY_AUDIO 聲音線程的标準級别，代碼中無法設定為該優先級，值為 -16。
THREAD_PRIORITY_URGENT_AUDIO 聲音線程的最進階别，優先程度較THREAD_PRIORITY_AUDIO要高。代碼中無法設定為該優先級。值為-19。
THREAD_PRIORITY_MORE_FAVORABLE 相對THREAD_PRIORITY_DEFAULT稍微優先，值為-1。
THREAD_PRIORITY_LESS_FAVORABLE 相對THREAD_PRIORITY_DEFAULT稍微落後一些，值為1。
           

使用Android API為線程設定優先級也很簡單，隻需要線上程執行時調用android.os.Process.setThreadPriority方法即可。這種線上程運作時進行修改優先級，效果類似renice。

• Java API 與Android API的關系：

Android API的線程優先級和Java原生API的優先級是相對獨立的，比如使用android.os.Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND)後，使用Java原生API,Thread.getPriority()得到的值不會改變。

啟發優化政策：

在framework層進行對所有程序的監控和行為分析（核心算法實作暫不開源 TODO），給程序進行分類，差別進行類似于再renice處理。讓IO消費型程序再提高優先級， 響應使用者操作的線程得到較高優先級， CPU消費型程序再降低優先級。

• 風險：

此feature打破原有打分機制， 可能對程序類型評估是準确，導緻不可預知的搶占不到資源。

歡迎大家讨論