在 Linux 系统中，我们经常会遇到需要对进程进行实时调度的情况，例如音频/视频处理、工业控制等。这时，普通的进程调度策略可能无法满足实时性要求，而 chrt 命令则为我们提供了强大的工具来管理进程的实时调度属性。本文将详细介绍 chrt 命令，并深入探讨普通进程和实时进程的区别，以及各种实时调度策略。
一、普通进程 vs. 实时进程
在 Linux 系统中，进程调度主要分为两种类型：普通进程和实时进程。
- 普通进程: 采用时间片轮转调度算法，每个进程获得一定的时间片来执行，时间片用完后，系统会切换到下一个进程。这种调度方式公平，但无法保证进程的实时性。如果一个普通进程需要处理紧急任务，它可能需要等待其他进程释放CPU资源，导致任务延迟。
- 实时进程: 具有更高的优先级，可以抢占普通进程的CPU资源，从而保证其实时性。实时进程的调度策略多种多样，可以根据不同的需求选择合适的策略。
二、实时调度策略
Linux 系统提供了多种实时调度策略，chrt 命令可以设置这些策略：
- SCHED_FIFO (先进先出): 按照进程到达的顺序进行调度，先到达的进程先执行，直到完成或被更高优先级的进程抢占。一旦一个 SCHED_FIFO 进程开始运行，它将一直运行，直到它主动放弃 CPU 或被更高优先级的进程抢占。
- SCHED_RR (轮转): 类似于 SCHED_FIFO，但每个进程只运行一个时间片，时间片用完后，系统会切换到下一个进程。这可以防止一个高优先级的进程长时间占用 CPU，从而保证其他实时进程的公平性。
- SCHED_OTHER (时间片轮转): 这是普通进程的默认调度策略，采用时间片轮转算法。
- SCHED_BATCH (批处理): 适用于批处理任务，优先级较低，不会抢占其他进程的 CPU 资源。1
- SCHED_IDLE (空闲): 优先级最低，只有在系统空闲时才会运行。1
- SCHED_DEADLINE (截止日期): 这是 Linux 3.14 版本之后引入的一种更高级的实时调度策略，它允许为每个进程设置运行时间、截止日期和周期。系统会根据这些参数来调度进程，以保证进程在截止日期前完成。1
三、chrt 命令的使用
chrt 命令的基本语法如下：
chrt [选项] 优先级 命令 [参数]
chrt [选项] -p 优先级 PID
一些常用的选项包括：
-f: 设置调度策略为 SCHED_FIFO。-r: 设置调度策略为 SCHED_RR (这是默认的实时策略)。-o: 设置调度策略为 SCHED_OTHER。-p n: 设置进程优先级为 n (优先级范围通常是 0-99，数值越大优先级越高)。-m: 显示最小和最大有效优先级。-p PID: 操作现有进程 PID，而不是启动新进程。
示例:
- 启动一个使用 SCHED_RR 策略，优先级为 80 的新进程:
# 这里省略了 -r 参数，因为默认就是 SCHED_RR 策略
chrt 80 ./my_realtime_program
- 将现有进程 PID 为 1234 的进程设置为 SCHED_FIFO 策略，优先级为 90:
chrt -f -p 90 1234
- 查看进程的实时调度属性:
chrt -p 1234
- 将进程的调度策略重置为默认的 SCHED_OTHER:
chrt -o -p 0 1234
注意: 修改进程的实时调度属性需要 root 权限。 SCHED_DEADLINE 的使用需要指定 --sched-runtime, --sched-deadline, --sched-period 等参数，这需要更深入的理解实时调度机制。
注意事项
在单核CPU上使用SCHED_FIFO策略，如果一个高优先级的SCHED_FIFO进程长时间运行且不主动释放 CPU，则可能会导致其他所有进程（包括普通进程和低优先级的实时进程）被阻塞，从而导致系统卡死！
参考链接:
- chrt(1) 手册页assembly_setting-the-priority-for-a-process-with-the-chrt-utility_optimizing-rhel9-for-real-time-for-low-latency-operation)
- TutorialsPoint (TutorialsPoint)
- Linux Tips (Linux Tips)