【WALT】scale_exec_time() 代码详解

代码版本:Linux4.9 android-msm-crosshatch-4.9-android12

代码展示

static inline u64 scale_exec_time(u64 delta, struct rq *rq)
{
    u32 freq;
    // ⑴ 将 CPU cycles 转换为 CPU 当前频率
    freq = cpu_cycles_to_freq(rq->cc.cycles, rq->cc.time);
    // ⑵ 归一化 delta
    delta = DIV64_U64_ROUNDUP(delta * freq, max_possible_freq);
    delta *= rq->cluster->exec_scale_factor;
    delta >>= 10;

    return delta;
}

代码逻辑:

scale_exec_time() 函数用于给任务的运行时间 delta 进行归一化。

为什么归一化?

EAS 主要针对异构 CPU 架构,如 Arm big.LITTLE,因为这种架构有不同性能和功耗的 CPU 核心,不同 CPU 的最大算力、最大频率等都不同。假定一个任务在当前窗口中运行了 5ms,对不同频率的两个 CPU 来说,5ms 带来的负载是截然不同的。

WALT 算法引入了一种类似权重的方法,根据 CPU 的频率(frequency)和 最大每周期指令数(efficiency)来对任务的运行时间进行归一化。
(注:此处 efficiency 的定义并不确定,在内核文档中出现过这个定义。)

⑴ 将 CPU cycles 转换为 CPU 当前频率

freq = cpu_cycles_to_freq(rq->cc.cycles, rq->cc.time);

static inline u32 cpu_cycles_to_freq(u64 cycles, u64 period)
{
    return div64_u64(cycles, period);
}

在这里 freq = rq->cc.cycles / rq->cc.time。其中,rq->cc.cycles 和 rq->cc.time 在函数 update_task_rq_cpu_cycles() 中更新:

static void
update_task_rq_cpu_cycles(struct task_struct *p, struct rq *rq, int event,
              u64 wallclock, u64 irqtime)
{
    u64 cur_cycles;
    int cpu = cpu_of(rq);

    lockdep_assert_held(&rq->lock);

    if (!use_cycle_counter) {
        rq->cc.cycles = cpu_cur_freq(cpu);
        rq->cc.time = 1;
        return;
    }

    cur_cycles = read_cycle_counter(cpu, wallclock);

    /*
     * If current task is idle task and irqtime == 0 CPU was
     * indeed idle and probably its cycle counter was not
     * increasing.  We still need estimatied CPU frequency
     * for IO wait time accounting.  Use the previously
     * calculated frequency in such a case.
     */
    if (!is_idle_task(rq->curr) || irqtime) {
        if (unlikely(cur_cycles < p->cpu_cycles))
            rq->cc.cycles = cur_cycles + (U64_MAX - p->cpu_cycles);
        else
            rq->cc.cycles = cur_cycles - p->cpu_cycles;
        rq->cc.cycles = rq->cc.cycles * NSEC_PER_MSEC;

        if (event == IRQ_UPDATE && is_idle_task(p))
            /*
             * Time between mark_start of idle task and IRQ handler
             * entry time is CPU cycle counter stall period.
             * Upon IRQ handler entry sched_account_irqstart()
             * replenishes idle task's cpu cycle counter so
             * rq->cc.cycles now represents increased cycles during
             * IRQ handler rather than time between idle entry and
             * IRQ exit.  Thus use irqtime as time delta.
             */
            rq->cc.time = irqtime;
        else
            rq->cc.time = wallclock - p->ravg.mark_start;
        BUG_ON((s64)rq->cc.time < 0);
    }

    p->cpu_cycles = cur_cycles;

    trace_sched_get_task_cpu_cycles(cpu, event, rq->cc.cycles, rq->cc.time, p);
}

⑵ 归一化 delta

  1. delta = DIV64_U64_ROUNDUP(delta * freq, max_possible_freq);
    即 delta = delta * freq/max_possible_freq。

    freq 是当前 CPU 的频率,由 ⑴ 计算而得:freq = rq->cc.cycles / rq->cc.time。

    max_possible_freq 就是 max(policy->cpuinfo.max_freq)。
    policy 可以浅显地认为是簇号,如不同的 policy 指向小核簇、大核簇和超大核:

    • 对于拥有多个 CPU 的簇来说,频率的计算在 sugov_update_shared() 中进行,簇内每个 CPU 的频率都是一致的,因此一个簇会拥有一个当前频率和一个最大频率,即 policy->cpuinfo.max_freq;
    • 对于单个 CPU 来说,频率的计算在 sugov_update_single() 中进行,它也会有一个最大频率 policy->cpuinfo.max_freq。

    在运行该版本内核的 pixel 3xl 中,8 个 CPU 分为小核簇与大核簇,他们的最大频率分别是 381 和 1024。

  2. delta *= rq->cluster->exec_scale_factor;
    cluster->exec_scale_factor = 1024 * cluster->efficiency/max_possible_efficiency

    cluster->efficiency 可能指 运行任务的 CPU 的每周期指令数 (IPC)。

    max_possible_efficiency 可能指 系统中任何 CPU 提供的最大 IPC。
    这个值在设备树中给定,在运行该版本内核的 pixel 3xl 中,小核簇和大核簇的 max_possible_efficiency 分别是 1024 和 1740。

  3. delta >>= 10;
    即 delta = delta / 1024。

将三句代码一起看,能得出一个等式:
delta\_s = delta\times\dfrac{curr\_freq}{max\_possible\_freq}\times\dfrac{cluster->efficiency}{max\_possible\_efficiency}

点击此处回到 WALT 入口函数 update_task_ravg()

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