运行时性能调优 - Qualcomm Dragonwing Documentation

Qualcomm^® Linux 提供了用于运行时性能调优的 sysfs 接口、内核参数和设备树控制项。本页介绍 CPU 频率调节、内存子系统调优项、块 I/O 调度、Qualcomm 专有的 DCVS 与 DDR 带宽控制，以及硬件性能剖析。

CPU 性能调优

选择 CPU 频率调节器

Qualcomm Linux 使用 schedutil 作为默认的 CPUFreq 调节器，并为每个 CPU 簇分配一个策略（policy）。簇的数量、CPU 与簇的映射关系以及核心类型均由目标平台决定。 表：各目标平台的 CPU 簇映射

QCS6490
IQ-9075
IQ-8275
IQ-615

簇	CPU	核心类型	`capacity-dmips-mhz`	cpufreq 策略
小核	cpu0–cpu3	Cortex-A55	1024	`policy0`
大核	cpu4–cpu6	Cortex-A78	1024	`policy1`
超大核	cpu7	Cortex-A78	1024	`policy2`

簇	CPU	`capacity-dmips-mhz`	cpufreq 策略
cluster0	cpu0–cpu3	1024	`policy0`
cluster1	cpu4–cpu7	1024	`policy1`

两个簇使用相同的 capacity-dmips-mhz 值，因此 IQ-9075 是对称的双簇拓扑，而非小核/大核配置。Qualcomm Linux 将两个簇分开是为了实现独立的 DVFS 控制，而不是为了支持不同的核心性能等级。

簇	CPU	核心类型	`capacity-dmips-mhz`	cpufreq 策略
小核	cpu4–cpu7	Cortex-A55	1024	`policy1`
大核（A）	cpu0–cpu1	Cortex-A78C	1946	`policy0`
大核（B）	cpu2–cpu3	Cortex-A78C	1946	`policy2`

两组 Cortex-A78C 核心对运行在相互独立的频率域（policy0 和 policy2）上，因此每组核心都可以独立调整频率。

簇	CPU	核心类型	`capacity-dmips-mhz`	cpufreq 策略
小核	cpu0–cpu5	Cortex-A55	1024	`policy0`
大核	cpu6–cpu7	Cortex-A76	1740	`policy1`

每个目标平台都在其 SoC DTSI 的 CPU 节点中通过 qcom,freq-domain 和 capacity-dmips-mhz 属性定义此映射。有关各目标平台的 DTSI 文件路径，请参阅定位并修改设备树。读取所有策略的当前调节器：

cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy*/scaling_governor

更改所有策略的调节器：

# Maximum throughput, disables frequency scaling
for p in /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy*/; do
    echo performance > "${p}scaling_governor"
done

# Restore adaptive scheduling
for p in /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy*/; do
    echo schedutil > "${p}scaling_governor"
done

表：CPUfreq sysfs 频率控制项

sysfs 路径	描述
`cpufreq/policyN/scaling_max_freq`	簇 N 的最大频率上限（Hz）
`cpufreq/policyN/scaling_min_freq`	簇 N 的最小频率下限（Hz）
`cpufreq/policyN/scaling_cur_freq`	当前选定的频率（只读）
`cpufreq/policyN/cpuinfo_max_freq`	硬件最大频率（只读）

路径相对于 /sys/devices/system/cpu/。

调整 schedutil 响应性

rate_limit_us 可调参数可防止 schedutil 以短于指定微秒间隔的频率更改频率。较低的值以更多的频率切换为代价提升响应性：

echo 200 > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy4/schedutil/rate_limit_us

有关能量感知调度（EAS）、利用率钳制（uclamp）和 CPU 拓扑的详细信息，请参阅配置调度器。

CPU 隔离与 IRQ 亲和性

对于实时音频或确定性传感器流水线等对延迟敏感的工作负载，请将 CPU 从通用调度器中隔离出来，并将中断重定向到其他 CPU。

在启动时隔离 CPU

在内核命令行中添加以下参数：

isolcpus=6,7 rcu_nocbs=6,7 nohz_full=6,7 irqaffinity=0-5

isolcpus 是静态的启动时机制。如需在不重启的情况下动态隔离 CPU，请使用 cgroup cpuset。

在运行时配置 IRQ 亲和性

列出所有 IRQ 及其当前的 CPU 亲和性：

for i in /proc/irq/*/smp_affinity_list; do
    echo "$i: $(cat $i)"
done

将特定 IRQ 移到指定 CPU：

echo 4 > /proc/irq/<irq-number>/smp_affinity_list

替换以下内容：

将 <irq-number> 替换为 /proc/interrupts 中的中断号。

在隔离的 CPU 上运行进程

taskset -c <cpu-list> <command>

替换以下内容：

将 <cpu-list> 替换为以逗号分隔或范围表示的 CPU 列表，例如 6,7 或 4-7。
将 <command> 替换为要执行的进程名称或路径。

更改正在运行进程的 CPU 亲和性：

taskset -pc <cpu-list> <pid>

替换以下内容：

将 <pid> 替换为要修改的进程 ID。

内存性能调优

透明大页（THP）

透明大页（THP）可为内存密集型工作负载降低 TLB 压力。默认的 Qualcomm 内核将 THP 设置为 madvise 模式（应用程序自行选择启用）。

# Check current mode
cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled

# Enable system-wide
echo always > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled

# Disable to reduce latency spikes from huge page allocation
echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled

所需 Kconfig：

CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE=y
CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE_MADVISE=y

虚拟内存 sysfs 调优项

表：/proc/sys/vm 关键调优参数

参数	作用
`vm/swappiness`	控制换出匿名内存与回收页缓存之间的倾向。在内存受限的开发板上调低（10–20），以将匿名内存保留在 RAM 中。默认值：60。
`vm/dirty_ratio`	在进程被限流写回之前，脏页可占用内存的最大百分比。写密集型工作负载可调高（30–40）。默认值：20。
`vm/dirty_background_ratio`	后台写回开始时的百分比。默认值：10。
`vm/vfs_cache_pressure`	回收目录项（dentry）和 inode 的倾向。调低（50）以保留文件系统元数据缓存；对于 RAM 有限的嵌入式目标可调高（200）。默认值：100。
`vm/min_free_kbytes`	内核开始回收的水位线。对于实时延迟需求可调高，以避免 OOM 引发的延迟尖峰。
`vm/watermark_boost_factor`	在分配压力激增后临时提高水位线。设为 0 可禁用。默认值：15000（150%）。

路径相对于 /proc/sys/。

ZRAM 与 CMA

有关 ZRAM 交换配置和 CMA 区域调优，请参阅配置和管理内存。

块 I/O 调优

选择 I/O 调度器

Qualcomm 平台通常使用带多队列 blk-mq 的 UFS 或 eMMC 存储。查看所有块设备的当前调度器：

for dev in /sys/block/*/queue/scheduler; do
    echo "$dev: $(cat $dev)"
done

表：按存储类型推荐的 I/O 调度器

存储类型	调度器	理由
UFS	`none`	UFS 控制器自行处理命令排队（UFS Command Queue）。直通模式延迟最低。
eMMC	`mq-deadline`	基于截止时间的排序可防止混合工作负载下读请求被饿死。
NVMe	`none` 或 `kyber`	基于令牌桶的延迟目标控制对 SSD 很有效。

为某个设备设置调度器：

echo none > /sys/block/<device>/queue/scheduler

替换以下内容：

将 <device> 替换为块设备名称，例如 sda。

调整预读（read-ahead）

# Increase for sequential workloads such as firmware update or logging
echo 512 > /sys/block/<device>/queue/read_ahead_kb

# Decrease for random access workloads such as databases
echo 128 > /sys/block/<device>/queue/read_ahead_kb

替换以下内容：

将 <device> 替换为块设备名称，例如 sda。

Qualcomm DCVS 与 DDR 带宽

Qualcomm 动态时钟电压调节（DCVS）管理 L3/LLC 缓存、末级缓存控制器（LLCC）和 DDR 的频率。有两种机制驱动内存频率投票：将 CPU 频率与内存频率绑定的静态 OPP 表，以及基于实测总线流量进行投票的 BWMON 调节器。

静态 CPU 到内存映射

qcom-cpufreq-hw 驱动从 DTSI 中每个 CPU OPP 条目读取 opp-peak-kBps。当 CPU 以某一频率运行时，驱动会为对应的 L3 和 DDR 带宽投票。以下是 QCS6490 DTSI 中的示例条目：

cpu0_opp_1516mhz: opp-1516800000 {
    opp-hz       = /bits/ 64 <1516800000>;
    opp-peak-kBps = <5400000 51200000>;  /* DDR kBps, L3 kBps */
};

增大 opp-peak-kBps 值可在较低 CPU 频率下投票选择更高的内存频率，以功耗换取更低的内存延迟。驱动源码位于 drivers/cpufreq/qcom-cpufreq-hw.c。

BWMON 调节器

icc-bwmon 驱动（drivers/soc/qcom/icc-bwmon.c）采样 CPU 到 LLCC 和 CPU 到 DDR 的带宽计数器，并据此发出 ICC 带宽投票。可在设备树中调整采样周期和阈值：

&bwmon_cpu {
    qcom,count-unit     = <0x1000>;  /* 4 KB per count */
    qcom,threshold-high = <400>;
    qcom,threshold-med  = <200>;
    qcom,threshold-low  = <50>;
    qcom,sample-ms      = <4>;       /* 4 ms sampling period */
};

在运行时监控当前的 ICC 带宽投票：

cat /sys/kernel/debug/interconnect/interconnect_summary

有关 DVFS 调节器选择和缓存频率映射的详细信息，请参阅配置动态电压频率调节（DVFS）调节器。

硬件性能剖析

ARM64 Qualcomm SoC 通过 ARM PMUv3 接口暴露硬件性能计数器。perf 工具利用这些计数器对 CPU 利用率、缓存未命中和内存停顿进行剖析。

所需 Kconfig

CONFIG_PERF_EVENTS=y
CONFIG_HW_PERF_EVENTS=y
CONFIG_ARM_PMU=y
CONFIG_QCOM_L2_PMU=y
CONFIG_QCOM_L3_PMU=y

采集系统级性能快照

perf stat -a -e cycles,instructions,cache-misses,cache-references sleep 10

剖析特定进程

perf record -g -p <pid> -- sleep 5
perf report

替换以下内容：

将 <pid> 替换为要剖析的进程 ID。

Qualcomm L3 PMU 事件

Qualcomm L3 PMU 驱动以 qcom_l3_cache/ 前缀暴露按切片（slice）划分的 L3 缓存事件：

perf stat -e qcom_l3_cache/event=0x21/ -a sleep 5

使用 perf top 进行实时剖析

perf top -g --call-graph dwarf

​CPU 性能调优

​选择 CPU 频率调节器

​调整 schedutil 响应性

​CPU 隔离与 IRQ 亲和性

​在启动时隔离 CPU

​在运行时配置 IRQ 亲和性

​在隔离的 CPU 上运行进程

​内存性能调优

​透明大页（THP）

​虚拟内存 sysfs 调优项

​ZRAM 与 CMA

​块 I/O 调优

​选择 I/O 调度器

​调整预读（read-ahead）

​Qualcomm DCVS 与 DDR 带宽

​静态 CPU 到内存映射

​BWMON 调节器

​硬件性能剖析

​所需 Kconfig

​采集系统级性能快照

​剖析特定进程

​Qualcomm L3 PMU 事件

​使用 perf top 进行实时剖析

CPU 性能调优

选择 CPU 频率调节器

调整 schedutil 响应性

CPU 隔离与 IRQ 亲和性

在启动时隔离 CPU

在运行时配置 IRQ 亲和性

在隔离的 CPU 上运行进程

内存性能调优

透明大页（THP）

虚拟内存 sysfs 调优项

ZRAM 与 CMA

块 I/O 调优

选择 I/O 调度器

调整预读（read-ahead）

Qualcomm DCVS 与 DDR 带宽

静态 CPU 到内存映射

BWMON 调节器

硬件性能剖析

所需 Kconfig

采集系统级性能快照

剖析特定进程

Qualcomm L3 PMU 事件

使用 perf top 进行实时剖析