Linux 内核中sched_prio_to_weight转换关系

在 Linux 内核调度器中，sched_prio_to_weight 是一个非常关键的数组，用于把「静态优先级（nice 值）」映射为调度权重（weight）。

调度器（CFS：Completely Fair Scheduler）不是直接比较 nice 值，而是通过权重控制各任务获得的 CPU 时间比例。

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一、sched_prio_to_weight 的定义位置

代码位置（以常见版本为例）：

// kernel/sched/core.c 或 kernel/sched/fair.c
const int sched_prio_to_weight[40] = {
    /* -20 */ 88761, 71755, 56483, 46273, 36291,
    /* -15 */ 29154, 23254, 18705, 14949, 11916,
    /* -10 */ 9548, 7620, 6100, 4904, 3906,
    /*  -5 */ 3121, 2501, 1991, 1586, 1277,
    /*   0 */ 1024, 820, 655, 526, 423,
    /*   5 */ 335, 272, 215, 172, 137,
    /*  10 */ 110, 87, 70, 56, 45,
    /*  15 */ 36, 29, 23, 18, 15,
};

其中索引为 prio - MAX_RT_PRIO，对应 nice 值范围 [-20, +19]。

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二、转换关系说明

Linux 的 nice 值范围是 -20 ~ +19：

• 数值越小（更负），优先级越高；
• 数值越大，优先级越低。

调度器通过以下公式近似计算各任务的运行时间份额：

任务的虚拟运行时间增量：

这意味着：

• weight 大 → vruntime 增加得慢 → 任务更容易再次被调度；
• weight 小 → vruntime 增加快 → 任务更少获得 CPU。

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三、weight 之间的比例规律

每相邻两个 nice 值之间的 weight 比例大约为 1.25 倍（也就是每增加 1 个 nice，权重乘以 0.8 左右）。

换句话说：

即：

• nice -20 → 88761
• nice -19 → 71755（约等于 88761 / 1.24）
• …
• nice 0 → 1024
• nice +19 → 15

这样可以保证：

• nice 值差 10，对应权重比例约为 10 倍；
• nice 值差 20，对应权重比例约为 100 倍。

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四、权重的数学近似公式

虽然内核中使用表格查表，但有一个经验公式近似表达：

举例：

nice	weight(近似)	实际表中值
-20	1024×(1.25)^20 ≈ 88366	88761
0	1024	1024
+19	1024×(1.25)^(-19) ≈ 16.4	15

非常接近。

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五、调度比例示例

假设两个任务：

• A：nice = 0 → weight = 1024
• B：nice = +5 → weight = 335

则 CPU 时间分配比：

即 A 得到约 75%，B 得到约 25% CPU 时间。

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六、与其他表的关系

除了 sched_prio_to_weight 外，还有：

const u32 sched_prio_to_wmult[40];

它存放的是 2^32 / weight 的结果，用于加速计算（避免除法）。

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七、总结

Nice	权重 (Weight)	相对比 (相对 nice=0)	CPU 时间占比
-20	88761	86.7x	极高
-10	9548	9.3x	高
0	1024	1x	标准
+10	110	0.107x	低
+19	15	0.014x	极低

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