linux top 명령에서 PR 과 NI값 설명

서론

리눅스에서 top 명령을 치면 항목중에 PR(priority) 항목과 NI(nice) 항목이 존재한다.
이 글에서는 PR(priority) 과 NI(nice) 값에 대해서 정리한다. 언제나 그렇듯 틀린 내용일 수 있음.

  • PR은 프로세스 속성값중 priority값을 보여주는 항목이다.
  • NI는 프로세서 속성값중 nice값을 보여주는 항목이다.

그런데 top명령이 priority와 nice값을 있는 그대로 보여주는게 아니라 약간 계산을 해서 보여주기 때문에 혼란이 발생한다.

무슨 이야기냐 하면, 원래 PR(priority)값은 범위가 0 ~ 139까지이고, NI(nice) 값은 범위가 -20~19 까지이다.그런데 top명령에서 PR값은 RT ~ 0 범위로 표현하고, NI 값은 -20~19 까지로 표현한다. nice값은 제대로 보여주는데 priority값은 좀 변형해서 보여주고 있다. 이 부분을 설명한다.

NI(nice)에 대하여

nice 값은 프로세스가 얼마나 친절하냐(?)를 지정한다

nice 값은 -20 에서 19 사이에 값을 지정할 수 있으며, -20이 가장 불친절하기 때문에 더 많은 cpu자원을 쓰게 스케줄링 한다. 19는 가장 친절해서 cpu를 가장 덜 쓰게 스케줄링 한다. 기본적으로 손대지 않으면 0값을 가진다.

쉘에서 특정 프로세스의 nice 값을 바꾸는 명령은 아래와 같다
2997번 프로세스의 nice 값을 -20으로 변경한다

# renice -n -20 -p 2997

코드에서 nice 값을 바꾸는 예제는 아래와 같다

int which = PRIO_PROCESS;
id_t pid;
int priority = -20;
int ret;

pid = getpid();
ret = setpriority(which, pid, priority);

nice 값이 효과를 발휘하는 범위는 동일한 일반 유저 프로세서들 사이에서만 그렇다. nice 값은 일반적인 프로세스(유저 프로세스)에서 우위를 지정하게 해준다. 리눅스 시스템 전반(커널 스레드, 리얼 타임 프로세스, 일반 프로세스)에서 우선순위를 지정하는 값은 priority 이다.

nice 값은 priority값의 일부에 해당하는 영역에 불과하다. 그래서 nice 값와 priority 값은 상관관계가 있으며 변환식에 의해서 값 변화가 가능하다(변환식 아래 있음). 이런 nice 값을 가지고 우선권이 조정되는 프로세스들은 SCHED_OTHER, SCHED_BATCH, SCHED_IDLE 타입으로 지정되어 있다.

스케줄러의 종류와 우선순위 min/max를 보고 싶다면 아래 명령을 입력한다.

# chrt -m

4021번 프로세스가 어떤 스케줄러에 속해 있는지 알고 있다면 아래 명령을 입력한다.

# chrt -p 4021

PR(priority)에 대하여

nice 값을 이용하지 않고, priority 값만을 따지는 프로세스들이 있다. 리얼 타임 프로세스들이다. 모든 프로세스는 priority값을 가지고 있으며 그 범위는 1 ~ 139 까지 지정할 수 있다. 1이 가장 우선순위가 높고, 139가 가장 우선순위가 낮다. 리얼타임 프로세스들이 지정할 수 있는 priority 범위는 (1~99)까지이다. 리얼 타임 프로세스들은 언제나 일반 프로세스들보다 우선순위가 높아야 한다. 그런 이유로 nice 값만으로 변경할 수 있는 priority 범위는 100 ~ 139 까지이다.

  • nice 값 -20 이 priority 값 100 이다 (nice 중에서는 최고 높은 우선순위)
  • nice 값 19 가 priority 값 139 이다 (nice 중에서는 최고 낮은 우선순위)

그런데 top 명령에서 priority값을 보여주는 PR 값은 위 공식대로 보여주지 않는다. 약간 변경해서 보여준다. 아래는 PR값의 계산 공식이다.

  • 일반적인 프로세스 PR = 20 + NI (NI의 범위는 -20 에서 19 까지)
    • NI값 -20 는 PR값 0 이다 (priority 값은 100, nice 중에는 최고 우선 순위)
    • NI값 0 는 PR값 20 이다 (priority 값은 120, nice 미 지정시 일반적 우선 순위)
    • NI값 19 는 PR값 39 이다 (priority 값은 139, nice 중에는 최하 우선 순위)
  • 리얼타임 프로세스 PR = -1 – rt_priority (rt_priority의 범위는 1 에서 99 까지)
    • rt_priority값 99 은 PR값 -100(rt) 이다 (priority 값은 1, real time 중 최고 우선 순위)
    • rt_priority값 1 은 PR값 -2 이다 (priority 값은 99, real time 중 최저 우선 순위)

위 공식에 따라서 PR이 양수라면 일반 프로세스를 뜻하며, PR값이 음수라면 리얼 타임 프로세스를 뜻한다.

  • PR값이 -100에 가까울 수록 더 높은 우선순위를 가진다
  • rt_priority값이 99에 가까울 수록 더 높은 우선순위를 가진다
  • priority값이 1에 가까울수록 더 높은 우선순위를 가진다

이제 nice값 수정으로는 올릴수 없는 rt_priority 1~99 값을 지정하는 방법을 알아보자.

6097번 프로세스를 fifo 스케줄러에 rt_priority 99로 설정하려면 아래와 같이 입력한다.

# chrt -f -p 99 6097

위 명령을 치고 top 명령을 치면 해당 프로세스의 PR값이 rt 라고 보여지게 된다. 가장 높은 우선순위를 지정받게 된 것이다. rt_priority 값 99는 priority 값 1에 해당한다.

6097번 프로세스를 fifo 스케줄러에 real_time_priority 1로 설정하려면 아래와 같이 입력한다.

# chrt -f -p 1 6097

참고 1
루트 유저가 아닌 프로세스에 대해서 /etc/security/limits.conf 파일을 통해서 nice 값 변경 범위를 제한할 수 있다.

참고 2
커널은 CPU사용량에 따라서 특정 프로세스의 priority값을 동적으로 변경할 수 있다. 이 경우 nice값을 손대는게 아니기 때문에, PR = 20 + NI 공식이 안맞게 된다. 하지만 일반적인 경우에는 이 공식이 맞다. real time priority는 커널이 priority를 임의로 손대지 않는다.

참고 3

chrt: failed to set pid 0's policy: Operation not permitted

chrt 명령으로 rt_priority를 변경하려고 했는데 위 에러가 발생한다면, 아래 명령을 입력한다

# sysctl -w kernel.sched_rt_runtime_us=-1

참고자료
* https://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=alice_k106&logNo=221149061940&parentCategoryNo=&categoryNo=23&viewDate=&isShowPopularPosts=false&from=postList
* https://code.i-harness.com/ko-kr/q/879ceb
* https://www.ibm.com/developerworks/library/l-lpic1-103-6/index.html
* https://askubuntu.com/questions/656771/process-niceness-vs-priority
* https://superuser.com/questions/203657/difference-between-nice-value-and-priority-in-the-top-output
* https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=alice_k106&logNo=221170316769&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.co.kr%2F

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