Linux 進程優先級 NI 與 PR 深度解析：Nice 值、動態優先級與即時進程調度

top 與 ps 輸出中的 NI (Nice) 與 PR (Priority) 看似相關，實則代表兩套不同語義的優先級體系。本文從核心調度原理切入，徹底釐清靜態 Nice、動態優先級、即時進程調度的層級關係與操作指令。

核心概念對照表

Nice 值：使用者可控的靜態優先級

• 預設 0，繼承自父進程
• nice -n 10 command：以 NI=10 啟動（較低優先級）
• renice -n -5 -p PID：調整執行中進程（需 root 降低 nice）
• 映射至核心優先級：PR = 20 + NI + 80（非即時進程基準 100~139）

動態優先級：核心調度器的實際依據

• CFS (Completely Fair Scheduler) 根據 vruntime 動態計算
• 互動式進程（睡眠多）獲得獎勵 → PR 降低（優先級升高）
• CPU 密集型進程 → PR 升高（優先級降低）
• ps -eo pid,ni,pri,cmd 觀察 NI 與 PR 變化

即時進程：優先級 0~99 的特權階層

• 所有 PR 0~99 為即時進程，優先於所有非即時進程 (100~139)
• 兩種調度策略：
  • SCHED_FIFO：先進先出，無時間片，主動放棄或阻塞才切換
  • SCHED_RR：輪轉，有時間片
• 非即時策略：SCHED_OTHER (CFS)、SCHED_BATCH、SCHED_IDLE

chrt：即時進程控制利器

# 以 RR 優先級 10 啟動即時 bash
chrt -r 10 bash

# 查看進程調度策略與優先級
chrt -p PID

# 修改現有進程為即時
chrt -f -p 50 PID   # SCHED_FIFO priority 50

輸出範例：

pid 12345's current scheduling policy: SCHED_RR
pid 12345's current scheduling priority: 10

核心優先級宏定義

#define MAX_RT_PRIO     100   // 即時優先級 0-99
#define NICE_WIDTH      40    // nice -20~19 共 40 級
#define MAX_PRIO        (MAX_RT_PRIO + NICE_WIDTH)  // 140
#define DEFAULT_PRIO    (MAX_RT_PRIO + NICE_WIDTH/2) // 120 (nice 0)

調度原則總結

1. 存在可執行即時進程 → **永遠**優先調度即時進程
2. 即時進程主動讓出/阻塞 → 調度非即時進程 (CFS)
3. Nice 值影響非即時進程在 CFS 中的 vruntime 權重

實戰建議

• 一般服務：不要動 nice，預設 0 即可
• 批次作業、備份、編譯：nice -n 10 降低優先級
• 音訊/視訊即時處理、高頻交易：chrt -r 50 升為即時（需鎖定記憶體 mlockall）
• 容器限制：docker run --cpu-rt-runtime=950000 --ulimit rtprio=99

NI 是你對核心的「建議」，PR 是核心的「決定」，即時進程則是「特權命令」。理解三者層級，進程調優不再盲目。