cpu_capacity、task_util、cpu_util計算方法

在進程調度中使用到了一些比較關鍵的參數，用來作為調度、cpu調頻、EAS等關鍵功能的前提。並且在相關模塊中經常交替出現，比較容易混淆，這里單獨將這些參數拎出來，做個記錄。

1.cpu_capacity

cpu_capacity是作為cpu算力的量化體現，代表着cpu性能的大小。數字越大，性能越高。
cpu的性能和cpu的運行頻率是正相關的，頻率越高，性能也越好。所以，在大cluster內cpu的max_capacity比小cluster內的cpu max_capacity更大。

計算公式有2個，一個是cpu最大的capacity：cpu_max_capacity；另一個是當前freq下的cpu capacity。如下：

static inline unsigned long capacity_of(int cpu) //cpu_capacity_orig基礎上去掉rt、dl以及irq util后的capacity.
{　 //計算：(capacity_orig - rt_util - dl_util)*(capacity_orig - irq_util) / capacity_orig
    return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
}

//獲取當前policy_max_freq下的capacity（可能被thermal影響而縮小）
static inline unsigned long capacity_orig_of(int cpu)　　
{
    return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
}

 

2. Task util

task util是用來表示一個task大小，它會占用cpu多少算力，或者說是給cpu造成多少負載的體現。task util的監控是通過WALT得到，所以公式中一些參數也與WALT的配置有關。

task util = demand *1024 / window_size //其中demand為WALT機制中sum_history數組得到的max(latest值，平均值)，window_size則是WALT機制中window的大小（默認為20ms）
　　　　 = (delta / window_size) * (cur_freq / max_freq) * cpu_max_capacity ---delta是task在一個window中運行的真實時間；cur_freq為cpu當前頻率；max_freq為cpu最大頻率；

特別地，打開了schedtune的boost之后，task util也會進行變化。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

獲取task util代碼：

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則表示當前有多少工作量在該cpu上，是cpu負載的體現。也是通過WALT機制監控得到：cumulative_runnable_avg_scaled。

它是統計了當前一個WALT window中on_rq ==1的所有task util的總和

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

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

獲取cpu_util的代碼：

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負載

    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的調頻的計算方法

         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計算公式如下：

            prev_runnable_sum * (100 + sched_load_boost)
util = ———————————————————————————————————————————————————————, //prev_runnable_sum是WALT統計的值，window_size默認20ms
                    window_size >> 10 * 100

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