SCHED_SETSCHEDULER(2)

NOM
sched_setscheduler, sched_getscheduler - Lire/fixer la politique d'ordonnancement et ses paramètres

SYNOPSIS
#include <sched.h>

int sched_setscheduler(pid_t pid, int policy,
                       const struct sched_param *param);

int sched_getscheduler(pid_t pid);

struct sched_param {
    ...
    int sched_priority;
    ...
};

DESCRIPTION
sched_setscheduler() définit à la fois la politique d'ordonnancement et ses paramètres pour le processus dont l'identifiant est indiqué dans pid. Si pid vaut zéro, la politique d'ordonnancement et les paramètres du processus appelant seront définis. L'interprétation du paramètre param dépend de la politique employée. Actuellement, les politiques normales (c'est-à-dire non temps réel) proposées par Linux sont les suivantes :

SCHED_OTHER
    la politique standard de temps partagé « round-robin » ;

SCHED_BATCH
    pour une exécution de style traitement par lot des processus_ ; et

SCHED_IDLE
    pour l'exécution de tâches de très faible priorité en arrière-plan.

Les politiques temps réel suivantes sont également gérées, pour des applications particulières sensible au temps qui nécessitent un contrôle précis sur la façon dont sont choisis pour exécution les processus exécutables :

SCHED_FIFO
    une politique de « premier entré, premier sorti » ; et

SCHED_RR
    une politique « round-robin_ ».

La sémantique de chacune de ces politiques est décrite ci-dessous. sched_getscheduler() lit la politique d'ordonnancement et ses paramètres pour le processus identifié par pid. Si pid vaut zéro, la politique du processus appelant sera renvoyée.

  Politiques d'ordonnancement
L'ordonnanceur est la partie du noyau qui décide quel processus prêt va être exécuté ensuite. Chaque processus a une politique d'ordonnancement associée et une priorité d'ordonnancement statique, sched_priority ; ce sont les réglages modifiés par sched_setscheduler(). L'ordonnanceur prend ses décisions en fonction de la politique d'ordonnancement et de la priorité statique de tous les processus du système. Pour les processus ordonnancés sous l'une des politiques d'ordonnancement normales (SCHED_OTHER,SCHED_IDLE,SCHED_BATCH), sched_priority n'est pas utilisée dans les décisions d'ordonnancement (et doit valoir 0). Les processus ordonnancés sous l'une des politiques d'ordonnancement temps réel (SCHED_FIFO,SCHED_RR) ont une valeur de sched_priority dans l'intervalle 1 (faible) à 99 (haute). (Comme les nombres l'impliquent, les processus temps réel ont toujours une priorité plus haute que les processus normaux.) Notez bien : POSIX.1-2001 ne réclame d'une implémentation qu'elle gère un minimum de 32 niveaux de priorité distincts pour les politiques temps réel et certains systèmes n'offrent que ce minimum. Les programmes portables doivent utiliser sched_get_priority_min(2) et sched_get_priority_max(2) pour connaître l'intervalle des priorités gérées pour une politique particulière. Conceptuellement, l'ordonnanceur dispose d'une liste de tous les processus prêts pour chaque valeur possible de sched_priority. Afin de déterminer quel processus doit s'exécuter ensuite, l'ordonnanceur recherche la liste non vide de plus haute priorité statique et choisit le processus en tête de cette liste. La politique d'ordonnancement d'un processus détermine l'emplacement où il sera inséré dans la liste contenant les processus de même priorité statique, et comment il se déplacera dans cette liste. Tout ordonnancement est préemptif : si un processus avec une priorité statique plus élevée devient prêt, le processus actuellement en cours d'exécution est interrompu et retourne dans la liste d'attente avec son niveau de priorité statique. La politique d'ordonnancement détermine simplement l'ordre utilisé dans une liste de processus prêts avec des priorités statiques égales.

  SCHED_FIFO : Ordonnancement First In-First Out (premier arrivé, premier servi)
SCHED_FIFO ne peut être utilisée qu'avec des priorités statiques supérieures à 0, ce qui signifie que dès qu'un processus SCHED_FIFO devient prêt, un processus normal SCHED_OTHER, SCHED_BATCH ou SCHED_IDLE en cours d'exécution sera interrompu. SCHED_FIFO est un ordonnancement simple sans tranches de temps. Pour les processus ordonnancés par SCHED_FIFO les règles suivantes sont appliquées :

*   Un processus SCHED_FIFO qui a été préempté par un autre processus de priorité supérieure restera en tête de sa liste et reprendra son exécution dès que tous les processus de priorités supérieures sont à nouveau bloqués.

*   Quand un processus SCHED_FIFO devient prêt, il est inséré à la fin de sa liste.

*   Un appel système sched_setscheduler() ou sched_setparam(2) placera le processus SCHED_FIFO (ou SCHED_RR) identifié par pid en tête de sa liste s'il est prêt. Il pourra donc stopper le processus en cours d'exécution si sa priorité est au moins aussi grande. (Selon POSIX.1-2001, le processus devrait aller à la fin de sa liste.)

*   Un processus appelant sched_yield(2) sera placé à la fin de sa liste.

Aucun autre événement ne modifiera l'ordre des listes de priorités statiques égales avec SCHED_FIFO. Un processus SCHED_FIFO s'exécute jusqu'à ce qu'il soit bloqué par une opération d'entrée-sortie, qu'il soit préempté par un processus de priorité supérieure, ou qu'il appelle sched_yield(2).

  SCHED_RR : Ordonnancement Round Robin
SCHED_RR est une amélioration simple de la politique SCHED_FIFO. Tout ce qui est décrit pour SCHED_FIFO s'applique aussi à SCHED_RR, sauf que chaque processus ne dispose que d'une tranche temporelle limitée pour son exécution. Si un processus sous politique SCHED_RR s'est exécuté depuis une durée supérieure ou égale à la tranche temporelle (time quantum), il sera placé à la fin de la liste de sa priorité. Un processus sous SCHED_RR qui a été préempté par un processus de priorité supérieure terminera sa tranche de temps lorsqu'il reprendra son exécution. La longueur du quantum de temps peut être lue avec sched_rr_get_interval(2).

  SCHED_OTHER : Ordonnancement temps partagé par défaut
La politique SCHED_OTHER ne peut être utilisée qu'avec des priorités statiques à 0. C'est la politique standard de l'ordonnanceur temps partagé de Linux, et est conçue pour tous les processus ne réclamant pas de fonctionnalités temps réel. Le processus à exécuter est choisi dans la liste des processus de priorités statiques nulles, en utilisant une priorité dynamique qui ne s'applique que dans cette liste. La priorité dynamique est basée sur la valeur de courtoisie du processus (définie avec les appels système nice(2) ou setpriority(2)) et est incrémentée à chaque quantum de temps où le processus est prêt mais non sélectionné par l'ordonnanceur. Ceci garantit une progression équitable de tous les processus SCHED_OTHER.

  SCHED_BATCH : Ordonnancement de processus de traitement par lots
(Depuis Linux 2.6.16) SCHED_BATCH ne peut être utilisée qu'avec une priorité statique de 0. Cette politique est similaire à SCHED_OTHER en ce qu'elle ordonnance les processus conformément à leur priorité dynamique (basée sur la valeur de courtoisie). La différence est que cette politique fera que l'ordonnanceur considérera toujours que ce processus est exigeant en ressources processeur. Par conséquent, l'ordonnanceur lui appliquera une petite pénalité d'ordonnancement, tout en respectant le comportement de réveil, de sorte que ce processus sera légèrement désavantagé dans les décisions d'ordonnancement. Cette politique est utile pour les processus qui ne sont pas interactifs mais qui ne souhaitent pas diminuer leur valeur de courtoisie, ou pour ceux qui veulent une politique d'ordonnancement déterministe sans interactivité provoquant des préemptions supplémentaires (entre les tâches des charges de travail).

  SCHED_IDLE : Ordonnancement de tâches de très faible priorité
(Depuis Linux 2.6.23.) SCHED_IDLE ne peut être utilisée qu'avec une priorité statique de 0 ; la valeur de courtoisie n'a pas d'influence pour cette politique. Cette politique est conçue pour l'exécution de tâches de très faible priorité (inférieure même à une valeur de courtoisie +19 dans les politiques SCHED_OTHER ou SCHED_BATCH).

  Privilèges et limites de ressources
Dans les noyaux Linux antérieurs au 2.6.12, seuls les processus privilégiés (CAP_SYS_NICE) pouvaient attribuer une priorité statique non nulle (c'est-à-dire définir une politique d'ordonnancement temps réel). La seule modification qu'un processus non privilégié pouvait faire était de fixer la politique SCHED_OTHER, et seulement si l'UID effectif de l'appelant de sched_setscheduler() correspondait à l'UID réel ou effectif du processus cible (c'est-à-dire le processus spécifié par pid) dont la politique est modifiée. Depuis Linux 2.6.12, la limite de ressources RLIMIT_RTPRIO définit un plafond pour la priorité statique d'un processus non privilégié pour les politiques SCHED_RR et SCHED_FIFO. Les règles pour modifier la politique d'ordonnancement et la priorité sont les suivantes :

*   Si un processus non privilégié a une limite souple RLIMIT_RTPRIO non nulle, il peut modifier sa politique et sa priorité d'ordonnancement, à condition que la priorité reste inférieure au maximum de sa priorité actuelle et à la limite souple RLIMIT_RTPRIO.

*   Si la limite souple RLIMIT_RTPRIO est nulle, les seules modifications permises sont une diminution de la priorité ou bien un basculement vers une politique qui ne soit pas temps réel.

*   Soumis aux mêmes règles, un autre processus non privilégié peut également faire ces modifications à partir du moment où l'UID effectif du processus effectuant la modification correspond à l'UID réel ou effectif du processus cible.

*   Des règles particulières s'appliquent à SCHED_IDLE : un processus non privilégié opérant sous cette politique ne peut pas modifier sa politique, quelle que soit la valeur de sa limite souple de ressources RLIMIT_RTPRIO.

Les processus privilégiés (CAP_SYS_NICE) ignorent la limite RLIMIT_RTPRIO : comme avec d'anciens noyaux, ils peuvent modifier arbitrairement la politique d'ordonnancement et la priorité. Voir getrlimit(2) pour plus d'informations sur RLIMIT_RTPRIO.

  Temps de réponse
Un processus de haute priorité bloqué en attente d'entrées-sorties est affecté d'un certain temps de réponse avant d'être sélectionné à nouveau. Le concepteur d'un gestionnaire de périphérique peut réduire grandement ce temps de réponse en utilisant un gestionnaire d'interruptions lentes.

  Divers
Les processus fils héritent de la politique d'ordonnancement et des paramètres associés lors d'un fork(2). L'algorithme et les paramètres d'ordonnancement sont préservés à travers un execve(2). Le verrouillage de pages en mémoire est généralement nécessaire pour les processus temps réel afin d'éviter les délais de pagination. Ceci peut être effectué avec mlock(2) ou mlockall(2). Comme une boucle sans fin non bloquante dans un processus ordonnancé sous une politique SCHED_FIFO ou SCHED_RR bloquera indéfiniment tous les processus avec une priorité plus faible, le développeur d'applications temps-réel devrait toujours conserver sur une console un shell ordonnancé avec une priorité supérieure à celle de l'application testée. Ceci permettra un kill(1) d'urgence des applications testées qui ne se bloquent pas ou qui ne se terminent pas comme prévu. Voir également la description de la limite de ressources RLIMIT_RTTIME dans getrlimit(2). Les systèmes POSIX sur lesquels sched_setscheduler() et sched_getscheduler() sont disponibles définissent _POSIX_PRIORITY_SCHEDULING dans <unistd.h>.

VALEUR RENVOYÉE
sched_setscheduler() renvoie 0 s'il réussit sched_getscheduler() renvoie la politique pour le processus (un entier positif ou nul) s'il réussit. En cas d'échec, -1 est renvoyé et errno contient le code d'erreur.

ERREURS

EINVAL
    La valeur de politique d'ordonnancement policy n'existe pas, ou le paramètre param n'a pas de signification pour la politique policy.

EPERM
    Le processus appelant ne possède pas les privilèges nécessaires.

ESRCH
    Le processus numéro pid n'existe pas.

CONFORMITÉ
POSIX.1-2001 (mais voir la section BOGUES plus loin). Les politiques SCHED_BATCH et SCHED_IDLE sont spécifiques à Linux.

NOTES
POSIX.1 ne détaille pas quelles permissions sont nécessaires pour qu'un processus non privilégié puisse appeler sched_setscheduler(), et ces détails dépendent des systèmes. Par exemple, la page de manuel de Solaris 7 dit que l'UID réel ou effectif du processus appelant doit correspondre à l'UID réel ou au SUID sauvé du processus cible.

À l'origine, le noyau Linux standard est un système d'exploitation à vocation généraliste, et peut gérer des processus en arrière-plan, des applications interactives, et des applications en temps réel souple (qui ont besoin de répondre à des critères temporels moyens). Bien que le noyau Linux 2.6 permettait la préemption du noyau et que le nouvellement introduit ordonnanceur 0(1) assure que le temps nécessaire pour planifier soit fixe et déterministe quel que soit le nombre de tâches, la vraie gestion temps réel n'était pas possible jusqu'au noyau 2.6.17.

  Fonctionalités temps réel dans le noyau Linux principal
Toutefois, depuis le noyau 2.6.18, Linux s'est vu graduellement équipé de possibilités temps réel, la plupart étant dérivées des ajouts de préemption temps réel réalisés par Ingo Molnar, Thomas Gleixner et autres. Jusqu'à ce que ces ajouts aient été entièrement fusionnés dans le noyau principal (c'est attendu aux alentours des versions 2.6.24 ou 2.6.25), ils doivent être installés pour atteindre les meilleures performances temps réel. Ces ajouts s'appellent :
patch-version-noyau-rtversion-patch
et peuvent être téléchargés à partir de http://people.redhat.com/mingo/realtime-preempt/. Sans les ajouts et avant leur complète inclusion dans le noyau principal, la configuration du noyau n'offre que trois classes de préemption CONFIG_PREEMPT_NONE, CONFIG_PREEMPT_VOLUNTARY et CONFIG_PREEMPT_DESKTOP qui fournissement respectivement « aucune », « quelque » et une « considérable » réduction de la latence d'ordonnancement de pire cas. Avec les ajouts appliqués ou après leur pleine inclusion dans le noyau principal, la configuration supplémentaire CONFIG_PREEMPT_RT supplémentaire devient disponible. Si elle est choisie, Linux est transformé en un système d'exploitation temps réel ordinaire. Les politiques d'ordonnancement FIFO et RR qui peuvent être définies avec sched_setscheduler() sont alors utilisées pour lancer un processus avec une vraie priorité temps réel et une latence minimum d'ordonnancement de pire cas.

BOGUES
POSIX dit qu'en cas de réussite, sched_setscheduler() devrait retourner la politique d'ordonnancement précédente. La version Linux de sched_setscheduler() ne se conforme par à cette demande puisqu'il retourne toujours 0 en cas de réussite.

VOIR AUSSI
getpriority(2), mlock(2), mlockall(2), munlock(2), munlockall(2), nice(2), sched_getaffinity(2), sched_getparam(2), sched_get_priority_max(2), sched_get_priority_min(2), sched_rr_get_interval(2), sched_setaffinity(2), sched_setparam(2), sched_yield(2), setpriority(2), capabilities(7), cpuset(7)

Programming for the real world - POSIX.4 par Bill O. Gallmeister, O'Reilly & Associates, Inc., ISBN 1-56592-074-0

Le fichier Documentation/scheduler/sched-rt-group.txt dans les sources du noyau (depuis le noyau 2.6.25).

TRADUCTION

Ce document est une traduction réalisée par Christophe Blaess <http://www.blaess.fr/christophe/> le 14 octobre 1996 et révisée le 17 juillet 2008.

L'équipe de traduction a fait le maximum pour réaliser une adaptation française de qualité. La version anglaise la plus à jour de ce document est toujours consultable via la commande : « LANG=C man 2 sched_setscheduler ». N'hésitez pas à signaler à l'auteur ou au traducteur, selon le cas, toute erreur dans cette page de manuel.