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Linux cpu_capacity、task_util、cpu_util计算方法

2022年07月19日67findumars

在进程调度中使用到了一些比较关键的参数,用来作为调度、cpu调频、EAS等关键功能的前提。并且在相关模块中经常交替出现,比较容易混淆,这里单独将这些参数拎出来,做个记录。

1.cpu_capacity

cpu_capacity是作为cpu算力的量化体现,代表着cpu性能的大小。数字越大,性能越高。
cpu的性能和cpu的运行频率是正相关的,频率越高,性能也越好。所以,在大cluster内cpu的max_capacity比小cluster内的cpu max_capacity更大。

计算公式有2个,一个是cpu最大的capacity:cpu_max_capacity;另一个是当前freq下的cpu capacity。如下:

static inline unsigned long capacity_of(int cpu) //cpu_capacity_orig基础上去掉rt、dl以及irq util后的capacity. 
{  //计算:(capacity_orig - rt_util - dl_util)*(capacity_orig - irq_util) / capacity_orig 
    return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity; 
} 
 
//获取当前policy_max_freq下的capacity(可能被thermal影响而缩小) 
static inline unsigned long capacity_orig_of(int cpu)   
{ 
    return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig; 
}

2. Task util

task util是用来表示一个task大小,它会占用cpu多少算力,或者说是给cpu造成多少负载的体现。task util的监控是通过WALT得到,所以公式中一些参数也与WALT的配置有关。

task util = demand *1024 / window_size //其中demand为WALT机制中sum_history数组得到的max(latest值,平均值),window_size则是WALT机制中window的大小(默认为20ms)
     = (delta / window_size) * (cur_freq / max_freq) * cpu_max_capacity ---delta是task在一个window中运行的真实时间;cur_freq为cpu当前频率;max_freq为cpu最大频率;

特别地,打开了schedtune的boost之后,task util也会进行变化。公式如下:

boosted task util = task_util +(1024 - task_util)* boost_percent //boost_percent是schedtune中配置的boost百分比

获取task util代码:

static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p) 
{ 
#ifdef CONFIG_SCHED_WALT 
    return p->ravg.demand_scaled; 
#endif 
    return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg); 
}

3. CPU util

cpu util则表示当前有多少工作量在该cpu上,是cpu负载的体现。也是通过WALT机制监控得到:cumulative_runnable_avg_scaled。

它是统计了当前一个WALT window中on_rq ==1的所有task util的总和

cpu util = ∑ task_util(x) //表示所有on_rq的task util总和

     = ∑demand(x) * 1024 / window_size //∑demand(x) 表示cpu rq中所有runnable的task demand

获取cpu_util的代码:

static inline unsigned long cpu_util(int cpu) 
{ 
    struct cfs_rq *cfs_rq; 
    unsigned int util; 
 
#ifdef CONFIG_SCHED_WALT 
    u64 walt_cpu_util = cpu_rq(cpu)->walt_stats.cumulative_runnable_avg_scaled; //cpu负载 
 
    return min_t(unsigned long, walt_cpu_util, capacity_orig_of(cpu)); 
#endif 
 
    cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs; 
    util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg); 
 
    if (sched_feat(UTIL_EST)) 
        util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued)); 
 
    return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu)); 
}

4. schedutil的调频的计算方法

         1.25 * cpuinfo.max_freq 
f = ———————————————————————————————— * boosted_util 
            cpu_max_capacity 
 
         1.25 * cpuinfo.max_freq 
  = ———————————————————————————————— * [util + (1024 - util) * boost_percent],//boost_percent是schedtune配置的boost值 
            cpu_max_capacity

其中util计算公式如下:

            prev_runnable_sum * (100 + sched_load_boost) 
util = ———————————————————————————————————————————————————————, //prev_runnable_sum是WALT统计的值,window_size默认20ms 
                    window_size >> 10 * 100

boost_percent是schedtune配置的boost值,对应文件/sys/fs/cgroup/stune/performance/schedtune.boost.


本文参考链接:https://www.cnblogs.com/hellokitty2/p/13900104.html