Lưu ý
Mục đích của file này là để độc giả tiếng Việt có thể đọc và hiểu tài liệu nhân kernel dễ dàng hơn, không phải để tạo ra một nhánh tài liệu riêng. Nếu bạn có bất kỳ nhận xét hoặc cập nhật nào cho file này, vui lòng thử cập nhật file tiếng Anh gốc trước. Nếu bạn thấy có sự khác biệt giữa bản dịch và bản gốc, hoặc có vấn đề về bản dịch, vui lòng gửi góp ý hoặc patch cho người dịch của file này, hoặc nhờ người bảo trì và người review tài liệu tiếng Việt giúp đỡ.
- Bản gốc:
- Người dịch:
Google Translate (machine translation)
- Phiên bản gốc:
8541d8f725c6
Cảnh báo
Tài liệu này được dịch tự động bằng máy và chưa được review bởi người dịch. Nội dung có thể không chính xác hoặc khó hiểu ở một số chỗ. Khi có sự khác biệt với bản gốc, bản gốc luôn là chuẩn. Bản dịch chất lượng cao (được review) được đặt trong thư mục vi_VN/.
Lập kế hoạch nhận biết năng lực¶
1. Dung lượng CPU¶
1.1 Giới thiệu¶
Các nền tảng SMP thông thường, đồng nhất bao gồm các thành phần hoàn toàn giống nhau CPU. Mặt khác, các nền tảng không đồng nhất bao gồm các CPU có các đặc tính hiệu suất khác nhau - trên các nền tảng như vậy, không phải tất cả các CPU đều có thể được coi là bình đẳng.
Dung lượng CPU là thước đo hiệu suất mà CPU có thể đạt được, được chuẩn hóa theo CPU hiệu suất cao nhất trong hệ thống. Các hệ thống không đồng nhất còn được gọi là hệ thống dung lượng CPU không đối xứng, vì chúng chứa các CPU có dung lượng khác nhau.
Sự chênh lệch về hiệu suất tối đa có thể đạt được (IOW ở công suất CPU tối đa) bắt nguồn từ từ hai yếu tố:
không phải tất cả các CPU đều có thể có cùng một vi kiến trúc (µarch).
với Thang đo tần số và điện áp động (DVFS), không phải tất cả CPU đều có thể có thể chất để đạt được Điểm hiệu suất hoạt động cao hơn (OPP).
Hệ thống Arm big.LITTLE là một ví dụ cho cả hai. CPU lớn thì nhiều hơn định hướng hiệu suất hơn LITTLE (nhiều giai đoạn đường ống hơn, bộ nhớ đệm lớn hơn, dự đoán thông minh hơn, v.v.) và thường có thể đạt được OPP cao hơn so với LITTLE có thể.
Hiệu suất của CPU thường được biểu thị bằng Hàng triệu lệnh mỗi giây (MIPS), cũng có thể được biểu thị dưới dạng số lượng lệnh nhất định có thể đạt được mỗi Hz, dẫn đến:
dung lượng(cpu) = công_per_hz(cpu) * max_freq(cpu)
1.2 Điều khoản của người lập lịch¶
Hai giá trị dung lượng khác nhau được sử dụng trong bộ lập lịch. Một chiếc CPU
ZZ0000ZZ là công suất tối đa có thể đạt được, tức là mức tối đa của nó
mức hiệu suất có thể đạt được. Công suất ban đầu này được trả về bởi
hàm Arch_scale_cpu_capacity(). ZZ0001ZZ của CPU là ZZ0002ZZ của nó mà một số mất hiệu suất khả dụng (ví dụ: thời gian sử dụng
xử lý IRQ) bị trừ.
Lưu ý rằng ZZ0000ZZ của CPU chỉ dành cho lớp CFS sử dụng, trong khi ZZ0001ZZ là bất khả tri về lớp. Phần còn lại của tài liệu này sẽ sử dụng thuật ngữ ZZ0002ZZ có thể thay thế cho nhau bằng ZZ0003ZZ vì mục đích ngắn gọn.
1.3 Ví dụ về nền tảng¶
1.3.1 OPP giống hệt nhau¶
Hãy xem xét một hệ thống dung lượng CPU lõi kép không đối xứng giả định trong đó
công_per_hz(CPU0) = W
công_per_hz(CPU1) = W/2
tất cả các CPU đang chạy ở cùng tần số cố định
Theo định nghĩa trên về năng lực:
công suất(CPU0) = C
công suất(CPU1) = C/2
Để vẽ song song với Arm big.LITTLE, CPU0 sẽ lớn trong khi CPU1 sẽ là LITTLE.
Với khối lượng công việc thực hiện định kỳ một lượng công việc cố định, bạn sẽ nhận được dấu vết thực hiện như vậy:
- CPU0 hoạt động ^
- ____ ____ ____
ZZ0000ZZ ZZ0001ZZ ZZ0002ZZ | +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-> thời gian
- CPU1 hoạt động ^
- _________ _________ ____
ZZ0000ZZ ZZ0001ZZ ZZ0002ZZ +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-> thời gian
CPU0 có công suất cao nhất trong hệ thống (C) và hoàn thành một lượng cố định tính W theo đơn vị T thời gian. Mặt khác, CPU1 có một nửa công suất CPU0 và do đó chỉ hoàn thành W/2 trong T.
1.3.2 OPP tối đa khác nhau¶
Thông thường, các CPU có giá trị công suất khác nhau cũng có mức tối đa khác nhau.
OPP. Hãy xem xét các CPU tương tự như trên (tức là cùng một work_per_hz()) với:
max_freq(CPU0) = F
max_freq(CPU1) = 2/3 * F
Điều này mang lại:
công suất(CPU0) = C
công suất(CPU1) = C/3
Thực hiện cùng một khối lượng công việc như được mô tả trong 1.3.1, mỗi CPU chạy ở tốc độ riêng của nó. tần số tối đa dẫn đến:
- CPU0 hoạt động ^
- ____ ____ ____
ZZ0000ZZ ZZ0001ZZ ZZ0002ZZ | +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-> thời gian
- khối lượng công việc trên CPU1
- CPU1 hoạt động ^
- ______________ ______________ ____
ZZ0000ZZ ZZ0001ZZ ZZ0002ZZ +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-> thời gian
1.4 Thông báo trước về cách trình bày¶
Cần lưu ý rằng việc có giá trị ZZ0000ZZ để thể hiện sự khác biệt trong CPU hiệu suất là một điểm gây tranh cãi. Hiệu suất tương đối sự khác biệt giữa hai µarch khác nhau có thể là X% đối với các phép tính số nguyên, Y% đối với các phép toán dấu phẩy động, Z% trên các nhánh, v.v. Tuy nhiên, kết quả sử dụng này cách tiếp cận đơn giản đã được thỏa đáng cho bây giờ.
2. Sử dụng nhiệm vụ¶
2.1 Giới thiệu¶
Lập kế hoạch nhận biết năng lực đòi hỏi sự thể hiện các yêu cầu của nhiệm vụ với liên quan đến dung lượng CPU. Mỗi lớp lập lịch trình có thể thể hiện điều này một cách khác nhau và trong khi việc sử dụng tác vụ là dành riêng cho CFS, thật thuận tiện để mô tả nó ở đây để giới thiệu những khái niệm chung hơn.
Việc sử dụng tác vụ là tỷ lệ phần trăm nhằm thể hiện các yêu cầu về thông lượng của một nhiệm vụ. Một cách gần đúng đơn giản của nó là chu kỳ nhiệm vụ của nhiệm vụ, tức là:
task_util(p) = nhiệm vụ_cycle(p)
Trên hệ thống SMP có tần số cố định, mức sử dụng 100% cho thấy tác vụ là một vòng lặp bận rộn. Ngược lại, mức sử dụng 10% cho thấy đó là một nhiệm vụ nhỏ định kỳ dành nhiều thời gian để ngủ hơn là thực hiện. Tần số CPU có thể thay đổi và dung lượng CPU không đối xứng phần nào làm phức tạp điều này; các phần sau đây sẽ mở rộng về những điều này.
2.2 Bất biến tần số¶
Một vấn đề cần được tính đến là chu kỳ nhiệm vụ của khối lượng công việc bị ảnh hưởng trực tiếp bởi OPP hiện tại mà CPU đang chạy. Hãy cân nhắc việc chạy một khối lượng công việc định kỳ ở tần số nhất định F:
- CPU hoạt động ^
- ____ ____ ____
ZZ0000ZZ ZZ0001ZZ ZZ0002ZZ | +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-> thời gian
Điều này mang lại Duty_cycle(p) == 25%.
Bây giờ, hãy cân nhắc việc chạy khối lượng công việc ZZ0000ZZ ở tần số F/2:
- CPU hoạt động ^
- _________ _________ ____
ZZ0000ZZ ZZ0001ZZ ZZ0002ZZ +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-> thời gian
Điều này mang lại Duty_cycle(p) == 50%, mặc dù nhiệm vụ có cùng một kết quả hành vi (tức là thực hiện cùng một lượng công việc) trong cả hai lần thực thi.
Tín hiệu sử dụng nhiệm vụ có thể được tạo thành bất biến tần số bằng cách sử dụng như sau công thức:
task_util_freq_inv(p) = Duty_cycle(p) * (curr_ần số(cpu) / max_ần số(cpu))
Áp dụng công thức này cho hai ví dụ trên sẽ mang lại một tần số bất biến việc sử dụng nhiệm vụ là 25%.
2.3 CPU bất biến¶
Dung lượng CPU có tác dụng tương tự đối với việc sử dụng tác vụ khi chạy một khối lượng công việc giống hệt nhau trên các CPU có giá trị dung lượng khác nhau sẽ mang lại kết quả khác nhau chu kỳ nhiệm vụ.
Hãy xem xét hệ thống được mô tả trong 1.3.2., tức là:
- công suất(CPU0) = C
- công suất(CPU1) = C/3
Việc thực hiện khối lượng công việc định kỳ nhất định trên mỗi CPU ở tần suất tối đa của chúng sẽ dẫn đến:
- CPU0 hoạt động ^
- ____ ____ ____
ZZ0000ZZ ZZ0001ZZ ZZ0002ZZ | +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-> thời gian
- CPU1 hoạt động ^
- ______________ ______________ ____
ZZ0000ZZ ZZ0001ZZ ZZ0002ZZ +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-> thời gian
IOW,
Duty_cycle(p) == 25% nếu p chạy trên CPU0 ở tần số tối đa
Duty_cycle(p) == 75% nếu p chạy trên CPU1 ở tần số tối đa
Tín hiệu sử dụng tác vụ có thể được tạo thành bất biến CPU bằng cách sử dụng cách sau công thức:
task_util_cpu_inv(p) = Duty_cycle(p) * (dung lượng(cpu) / max_capacity)
với ZZ0000ZZ là giá trị dung lượng CPU cao nhất trong hệ thống. Áp dụng công thức này cho ví dụ trên mang lại CPU việc sử dụng nhiệm vụ bất biến là 25%.
2.4 Sử dụng tác vụ bất biến¶
Cả tần số và tính bất biến CPU cần được áp dụng cho việc sử dụng tác vụ trong để thu được tín hiệu thực sự bất biến. Công thức giả cho một nhiệm vụ Do đó, việc sử dụng cả CPU và tần số không đổi đối với một nhiệm vụ p:
- công suất curr_tần số(cpu)(cpu)
- task_util_inv(p) = nhiệm vụ_cycle(p) * ------------------- * -------------
tần số tối đa (cpu) max_capacity
Nói cách khác, việc sử dụng tác vụ bất biến mô tả hành vi của một tác vụ như nếu nó đang chạy trên CPU có dung lượng cao nhất trong hệ thống, chạy ở tốc độ của nó tần số tối đa.
Bất kỳ đề cập nào đến việc sử dụng nhiệm vụ trong các phần sau sẽ hàm ý rằng dạng bất biến.
2.5 Ước tính sử dụng¶
Nếu không có quả cầu pha lê, hành vi nhiệm vụ (và do đó việc sử dụng nhiệm vụ) không thể được dự đoán chính xác vào thời điểm tác vụ đầu tiên có thể chạy được. Lớp CFS duy trì một số tín hiệu CPU và tác vụ dựa trên Tải trên mỗi thực thể Cơ chế theo dõi (PELT), một trong những cơ chế mang lại khả năng sử dụng ZZ0000ZZ (như trái ngược với tức thời).
Điều này có nghĩa là trong khi các tiêu chí lập kế hoạch nhận biết năng lực sẽ được ghi xem xét việc sử dụng nhiệm vụ “thực sự” (sử dụng quả cầu pha lê), việc thực hiện sẽ chỉ có thể sử dụng công cụ ước tính của nó.
3. Yêu cầu về năng lực lập kế hoạch¶
3.1 Dung lượng CPU¶
Linux hiện không thể tự mình tìm ra dung lượng CPU, do đó thông tin này
cần phải giao cho nó. Kiến trúc phải xác định Arch_scale_cpu_capacity()
vì mục đích đó.
Kiến trúc arm, arm64 và RISC-V ánh xạ trực tiếp điều này tới trình điều khiển Arch_topology Dữ liệu chia tỷ lệ CPU, được lấy từ liên kết dung lượng-dmips-mhz CPU; xem Tài liệu/devicetree/binds/cpu/cpu-capacity.txt.
3.2 Bất biến tần số¶
Như đã nêu ở phần 2.2, việc lập kế hoạch nhận biết dung lượng yêu cầu một nhiệm vụ không thay đổi tần số việc sử dụng. Kiến trúc phải xác định Arch_scale_freq_capacity(cpu) cho điều đó mục đích.
Việc thực hiện chức năng này đòi hỏi phải tìm ra tần số của mỗi CPU đã chạy ở. Một cách để thực hiện điều này là tận dụng bộ đếm phần cứng có thang đo tốc độ tăng theo tần số hiện tại của CPU (APERF/MPERF trên x86, AMU trên arm64). Một cách khác là nối trực tiếp vào các chuyển đổi tần số cpufreq, khi hạt nhân nhận biết được tần số chuyển sang (cũng được sử dụng bởi cánh tay/cánh tay64).
4. Cấu trúc liên kết lập lịch¶
Trong quá trình xây dựng các miền được lập lịch, người lập lịch sẽ tìm ra liệu hệ thống có thể hiện khả năng CPU không đối xứng hay không. Đó có phải là trường hợp:
Khóa tĩnh sched_asym_cpucapacity sẽ được bật.
Cờ SD_ASYM_CPUCAPACITY_FULL sẽ được đặt ở sched_domain thấp nhất mức bao trùm tất cả các giá trị dung lượng CPU duy nhất.
Cờ SD_ASYM_CPUCAPACITY sẽ được đặt cho bất kỳ sched_domain nào kéo dài CPU có bất kỳ phạm vi bất đối xứng nào.
Khóa tĩnh sched_asym_cpucapacity nhằm mục đích bảo vệ các phần mã phục vụ cho các hệ thống công suất CPU không đối xứng. Tuy nhiên, hãy lưu ý rằng chìa khóa đã nói là ZZ0000ZZ. Hãy tưởng tượng thiết lập sau đây bằng cách sử dụng cpusets:
- công suất C/2 C
________ ________
/ /
- CPU 0 1 2 3 4 5 6 7
__/ ______________/
bộ xử lý cs0 cs1
Có thể được tạo thông qua:
mkdir /sys/fs/cgroup/cpuset/cs0
echo 0-1 > /sys/fs/cgroup/cpuset/cs0/cpuset.cpus
echo 0 > /sys/fs/cgroup/cpuset/cs0/cpuset.mems
mkdir /sys/fs/cgroup/cpuset/cs1
echo 2-7 > /sys/fs/cgroup/cpuset/cs1/cpuset.cpus
echo 0 > /sys/fs/cgroup/cpuset/cs1/cpuset.mems
echo 0 > /sys/fs/cgroup/cpuset/cpuset.sched_load_balance
Vì có sự bất đối xứng về dung lượng ZZ0000ZZ CPU trong hệ thống, nên Khóa tĩnh sched_asym_cpucapacity sẽ được bật. Tuy nhiên, sched_domain hệ thống phân cấp của CPU 0-1 trải rộng trên một giá trị dung lượng duy nhất: SD_ASYM_CPUCAPACITY không được thiết lập theo hệ thống phân cấp đó, nó mô tả một hòn đảo SMP và phải được xử lý như vậy.
Do đó, mẫu ‘chuẩn’ để bảo vệ các đường dẫn mã phục vụ cho Dung lượng CPU không đối xứng là:
Kiểm tra key tĩnh sched_asym_cpucapacity
Nếu nó được bật thì hãy kiểm tra sự hiện diện của SD_ASYM_CPUCAPACITY trong hệ thống phân cấp sched_domain (nếu có liên quan, tức là đường dẫn mã nhắm mục tiêu một địa chỉ cụ thể CPU hoặc nhóm của chúng)
5. Nhận thức được năng lực thực hiện lập kế hoạch¶
5.1 CFS¶
5.1.1 Năng lực phù hợp¶
Tiêu chí lập kế hoạch công suất chính của CFS là:
task_util(p) < dung lượng(task_cpu(p))
Đây thường được gọi là tiêu chí phù hợp năng lực, tức là CFS phải đảm bảo nhiệm vụ “phù hợp” trên CPU của nó. Nếu vi phạm, nhiệm vụ sẽ cần đạt được nhiều hơn hoạt động tốt hơn những gì CPU của nó có thể cung cấp: nó sẽ bị giới hạn bởi CPU.
Hơn nữa, uclamp cho phép không gian người dùng chỉ định mức sử dụng tối thiểu và tối đa
giá trị cho một tác vụ, thông qua sched_setattr() hoặc qua giao diện cgroup (xem
Tài liệu/admin-guide/cgroup-v2.rst). Đúng như tên gọi của nó, điều này có thể được sử dụng để
kẹp task_util() trong tiêu chí trước đó.
5.1.2 Lựa chọn Wakeup CPU¶
Đánh thức tác vụ CFS Lựa chọn CPU tuân theo tiêu chí dung lượng phù hợp được mô tả ở trên. Trên hết, uclamp được sử dụng để kẹp các giá trị sử dụng tác vụ, cho phép không gian người dùng có nhiều đòn bẩy hơn so với lựa chọn CPU của CFS nhiệm vụ. Lựa chọn IOW, CFS đánh thức CPU tìm kiếm CPU thỏa mãn:
kẹp(task_util(p), task_uclamp_min(p), task_uclamp_max(p)) < dung lượng(cpu)
Bằng cách sử dụng uclamp, không gian người dùng có thể ví dụ: cho phép chạy vòng lặp bận (sử dụng 100%) trên bất kỳ CPU nào bằng cách đặt giá trị uclamp.max thấp cho nó. Ngược lại, nó có thể buộc một lượng nhỏ nhiệm vụ định kỳ (ví dụ: sử dụng 10%) để chạy trên CPU có hiệu suất cao nhất bằng cách mang lại cho nó một giá trị uclamp.min cao.
Lưu ý
Wakeup CPU selection in CFS can be eclipsed by Energy Aware Scheduling (EAS), which is described in Energy Aware Scheduling.
5.1.3 Cân bằng tải¶
Một trường hợp bệnh lý trong quá trình lựa chọn CPU khi thức dậy xảy ra khi một tác vụ hiếm khi được thực hiện ngủ, nếu có - do đó nó hiếm khi thức dậy, nếu có. Coi như:
w == sự kiện đánh thức
- công suất(CPU0) = C
công suất(CPU1) = C/3
- khối lượng công việc trên CPU0
- CPU hoạt động ^
- _________ _________ ____
ZZ0000ZZ ZZ0001ZZ ZZ0002ZZ +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-> thời gian
ồ ồ
- khối lượng công việc trên CPU1
- CPU hoạt động ^
- ____________________________________________
ZZ0000ZZ +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+->
w
Khối lượng công việc này sẽ chạy trên CPU0, nhưng nếu tác vụ:
đã được lên kế hoạch không đúng ngay từ đầu (thời gian ban đầu không chính xác ước tính sử dụng)
đã được lên kế hoạch hợp lý ngay từ đầu, nhưng đột nhiên cần nhiều hơn sức mạnh xử lý
sau đó nó có thể trở thành giới hạn CPU, IOW ZZ0000ZZ; tiêu chí lập kế hoạch công suất CPU bị vi phạm và có thể không còn nữa sự kiện đánh thức để khắc phục vấn đề này thông qua lựa chọn đánh thức CPU.
Các nhiệm vụ trong tình huống này được gọi là nhiệm vụ “không phù hợp” và cơ chế đưa ra để xử lý cổ phiếu này cùng tên. Di chuyển nhiệm vụ không phù hợp tận dụng bộ cân bằng tải CFS, cụ thể hơn là phần cân bằng tải hoạt động (phục vụ cho việc di chuyển các tác vụ hiện đang chạy). Khi cân bằng tải xảy ra, cân bằng tải hoạt động không phù hợp sẽ được kích hoạt nếu một tác vụ không phù hợp có thể được di chuyển lên CPU có dung lượng lớn hơn CPU hiện tại.
5.2 RT¶
5.2.1 Lựa chọn Wakeup CPU¶
Đánh thức tác vụ RT Lựa chọn CPU tìm kiếm CPU thỏa mãn:
task_uclamp_min(p) <= dung lượng(task_cpu(cpu))
trong khi vẫn tuân theo các ràng buộc ưu tiên thông thường. Nếu không có ứng viên nào CPU có thể đáp ứng tiêu chí dung lượng này, sau đó lập lịch dựa trên mức độ ưu tiên nghiêm ngặt được tuân theo và dung lượng CPU bị bỏ qua.
5.3 DL¶
5.3.1 Lựa chọn Wakeup CPU¶
Lựa chọn CPU đánh thức tác vụ DL sẽ tìm kiếm CPU thỏa mãn:
task_bandwidth(p) < dung lượng(task_cpu(p))
trong khi vẫn tôn trọng các hạn chế về băng thông và thời hạn thông thường. Nếu không có CPU ứng cử viên nào có thể đáp ứng tiêu chí dung lượng này, thì nhiệm vụ sẽ vẫn còn trên CPU hiện tại của nó.