配置调度器 - Qualcomm Dragonwing Documentation

Qualcomm^® Linux 内核支持标准的 Linux 调度器方案。内核使用调度器根据 CPU 能耗为任务放置选择合适的 CPU。调度器决定进程的运行顺序。调度器从每个 CPU 的运行队列（runqueue）中运行进程。内核基线支持标准的 Linux 调度器方案。内核使用能耗感知调度（EAS）根据 CPU 能耗为任务放置选择合适的 CPU。 EAS 覆盖了完全公平调度器（CFS）的任务唤醒均衡代码。在具有非对称 CPU 拓扑的系统中，它使用 CPU 的能耗模型（EM）和按实体负载跟踪（PELT）信号，在唤醒均衡期间选择节能的目标 CPU。有关调度器的基本文档，请参阅 Scheduler。

了解 CPU 拓扑和 EAS

Qualcomm SoC 具有异构 CPU 拓扑，在 EAS 中通过 CPU 容量（capacity）指标加以区分。 EAS 使用_容量_的概念来区分具有不同计算能力的 CPU。CPU 的容量表示它以最高频率运行时完成的工作量，相对于系统中能力最强的 CPU 而言。容量值在 1024 的范围内归一化（最强大的 CPU/集群配置为 1024）。 EAS 根据 CPU 节点中指定的 Dhrystone 每秒百万指令数（DMIPS）值以及集群支持的最大频率来构建集群的容量。以下是用于 CPU 拓扑和容量的 sysfs 节点： 表：CPU 拓扑和容量

命令	用途
cat /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpu_capacity	获取系统中每个 CPU 关联的容量。
cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy*/related_cpus	获取系统中与每个集群关联的 CPU 列表。

有关调度器如何使用 CPU 容量的更多信息，请参阅 Capacity Aware Scheduling。

更改默认的 CPU 频率调节器

CPU 频率调节器可以在运行时更改，也可以在构建编译期间静态设置。

Kconfig 配置：要设置 CPU 频率调节器，请在内核 defconfiguration 文件中启用相应的驱动。要将 PERFORMANCE 调节器设置为默认的 CPU 频率调节器，请在 defconfiguration 文件中设置 CONFIG_CPU_FREQ_DEFAULT_GOV_PERFORMANCE=y。
内核命令行：要覆盖内核配置选项，请在 SoC 专属 machine 包含文件中的 kas 基础配置文件 ci/base.yml 的 KERNEL_CMDLINE_EXTRA 中，向内核命令行添加 cpufreq.default_governor=performance 参数。例如，在 meta-qcom/conf/machine/include/qcom-<SoC>.inc 文件中设置合适的 CPU 频率调节器。

配置 SchedUtil 调节器

SchedUtil CPU 频率调节器是 Qualcomm Linux 内核中的默认调节器。SchedUtil 根据 CPU 利用率预测最优工作点（OPP），保持频率请求与能耗预测之间的一致性。 SchedUtil CPU 频率调节器与 EAS 绑定，它会尝试预测所有 CPU 下一步将在哪个 OPP 上运行，以估计其能耗。有关更多信息，请参阅 SchedUtil。

配置利用率钳制（UCLAMP）

利用率钳制是一项调度器特性，允许用户空间管理任务的性能需求。要执行钳制，请配置以下参数：

UCLAMP_MIN：如果设置为任何 > 0 的值，任务需求始终大于或等于此值。如果实际任务需求大于此值，则使用实际需求信号；但如果实际任务需求低于此值，则将 UCLAMP_MIN 作为任务需求上报。
UCLAMP_MAX：如果设置为任何 > 0 的值，任务需求始终小于或等于此值。如果实际任务需求小于此值，则使用实际需求信号；但如果实际任务需求大于此值，则将 UCLAMP_MAX 作为任务需求上报。

UCLAMP_MAX > UCLAMP_MIN

使用 UCLAMP 影响调度器的任务放置决策。在异构系统上，调度器使用任务需求或利用率信号（PELT 信号）将任务分类为小任务或大任务。基于任务分类的输入，调度器选择小核（较低算力）或大核（较高算力）CPU 核心进行任务放置，这可能会影响功耗。例如，将不重要的任务（琐碎/后台/内务任务）钳制到较低的值（较低的 UCLAMP_MAX），以促使调度器将这些任务放置在小核集群上。类似地，将重要/前台/活跃任务钳制到较高的值（较高的 UCLAMP_MIN），以促使调度器将这些任务放置在大核集群上。 UCLAMP 还允许调度器控制频率引导。为了满足任务的快速频率提升需求，请将任务钳制到较高的需求（UCLAMP_MIN）值。较高的钳制有助于提升集群的频率，以满足任务的性能需求。 UCLAMP 操作允许从用户空间对任务/任务组进行性能管理。 UCLAMP 允许放置任务或任务组，并允许性能提示或约束。此机制用于影响调度器的放置决策或影响集群的频率引导。有关更多信息，请参阅 UCLAMP；有关接口和配置，请参阅 Utilization Clamping。

以实时优先级运行用户空间任务

必须先于所有 SCHED_OTHER（CFS）任务运行的任务使用 POSIX 实时策略之一。两种策略都以 1–99 范围内的固定优先级运行（99 为最高），并且都会抢占所有 CFS 任务： 表：实时调度策略

策略	行为
`SCHED_FIFO`	持续运行，直到阻塞、让出 CPU 或被更高优先级的 RT 任务抢占。没有时间片。
`SCHED_RR`	与 `SCHED_FIFO` 相同，不同之处在于优先级相同的任务以轮转时间片方式共享 CPU。

标准 Qualcomm Linux 内核即支持实时策略。PREEMPT_RT 内核不会增加新的策略；它只是降低 RT 任务在变为可运行状态后被调度的延迟。有关更多信息，请参阅 RT 内核基础。

从命令行设置策略

使用 util-linux 软件包中的 chrt 来启动新任务或更改正在运行的任务的策略。

以优先级 80 的 SCHED_FIFO 策略启动一条命令：
chrt --fifo 80 /usr/bin/my_control_loop
更改正在运行的线程的策略。当目标是多线程进程中的某个线程时，请使用线程 ID（TID），而不是进程 ID：
chrt --fifo --pid 80 <TID>

确认已应用的策略和优先级：

chrt --pid <TID>
# Expected output:
# pid <TID>'s current scheduling policy: SCHED_FIFO
# pid <TID>'s current scheduling priority: 80

若要在设置策略的同时将任务固定到专用 CPU，请将 chrt 与 taskset 结合使用：

taskset --cpu-list 7 chrt --fifo 80 /usr/bin/my_control_loop

有关将 CPU 7 从通用调度器中保留出来的信息，请参阅运行时性能调优。

从应用程序设置策略

在调用线程上调用 sched_setscheduler()，以便在时间关键型工作开始之前应用优先级：

#include <sched.h>
#include <sys/mman.h>
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    struct sched_param param = { .sched_priority = 80 };

    /* Raise the calling thread to SCHED_FIFO priority 80. */
    if (sched_setscheduler(0, SCHED_FIFO, &param) == -1) {
        perror("sched_setscheduler");
        return 1;
    }

    /* Lock the address space in RAM so that a page fault cannot
     * introduce latency inside the real-time loop.
     */
    if (mlockall(MCL_CURRENT | MCL_FUTURE) == -1) {
        perror("mlockall");
        return 1;
    }

    /* Time-critical loop runs here. */
    return 0;
}

对于基于 pthread 的应用程序，请在创建线程之前设置属性，使线程以正确的优先级启动：

#include <pthread.h>
#include <sched.h>

pthread_attr_t attr;
struct sched_param param = { .sched_priority = 80 };

pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setinheritsched(&attr, PTHREAD_EXPLICIT_SCHED);
pthread_attr_setschedpolicy(&attr, SCHED_FIFO);
pthread_attr_setschedparam(&attr, &param);
pthread_create(&thread, &attr, rt_thread_fn, NULL);

更改策略需要 CAP_SYS_NICE 能力。可以以 root 身份运行进程，或者向二进制文件授予该能力：

setcap cap_sys_nice+ep /usr/bin/my_control_loop

配置实时限流

内核会对实时任务进行限流，以防失控的 RT 循环使系统饿死。默认情况下，RT 任务在每 1000 ms 周期内最多只能占用 950 ms：

cat /proc/sys/kernel/sched_rt_period_us    # 1000000
cat /proc/sys/kernel/sched_rt_runtime_us   # 950000

若要让某个 RT 任务完全占用一个 CPU，请禁用限流：

echo -1 > /proc/sys/kernel/sched_rt_runtime_us

禁用 RT 限流后，不让出 CPU 的 SCHED_FIFO 任务可以无限期地占用一个 CPU。如果该任务运行在负责喂狗线程的 CPU 上，SoC 看门狗将会复位设备。请为 RT 任务保留一个专用 CPU，并将内务（housekeeping）工作保留在其余 CPU 上。有关更多信息，请参阅 RT 验证和已知限制。

有关实时策略及其接口的更多信息，请参阅 sched(7) 和 Real-Time group scheduling。

​了解 CPU 拓扑和 EAS

​更改默认的 CPU 频率调节器

​配置 SchedUtil 调节器

​配置利用率钳制（UCLAMP）

​以实时优先级运行用户空间任务

​从命令行设置策略

​从应用程序设置策略

​配置实时限流

了解 CPU 拓扑和 EAS

更改默认的 CPU 频率调节器

配置 SchedUtil 调节器

配置利用率钳制（UCLAMP）

以实时优先级运行用户空间任务

从命令行设置策略

从应用程序设置策略

配置实时限流