针对性能调优进行定制 - Qualcomm Dragonwing Documentation

定制是一个包括微调系统各个方面的过程，它可以显著影响系统的整体性能和功耗。可以对 CPU 调度器、CPU 频率调速器、动态电压和频率调节（DVFS）调速器、Userspace Resource Manager（URM）和内存进行微调。建议只有在通过大量性能和功耗分析获得透彻理解之后再进行任何调优。

任何定制都可能影响设备的功耗和性能。因此，在执行任何定制之前，务必在所有相关用例中验证其影响。

定制 CPU 调度器

您可以定制 CPU 调度器的功能，例如使用率钳制（UCLAMP 或 util clamp）调度器。有关更多信息，请参阅了解 CPU 调度器。

UCLAMP

UCLAMP 是一项调度器功能，允许用户空间管理任务的性能需求。它是一种提示机制，帮助调度器了解任务的性能需求和限制，从而协助调度器做出明智的决策。当使用 schedutil CPU 频率调速器时，UCLAMP 决定 CPU 频率的选择。UCLAMP 值的范围为 0 到 1024。可以为 UCLAMP 定制以下参数：

sched_util_clamp_min：该参数为单个任务和任务组设置可接受的最低性能水平，确保即使在低需求期间任务也能获得足够的资源来运行。任务请求的任何 uclamp.min 值都不能超过 sched_util_clamp_min。
- 对于调度器，它充当逐实体负载跟踪（PELT）信号的下限，该信号跟踪任务使用情况。
- 对于 CPU 频率，它指示调速器选择能够满足任务性能需求的频率，从而确保响应性和效率。Qualcomm 调优值为 1024。要设置此参数，请在设备上运行以下命令：
echo 1024 > /proc/sys/kernel/sched_util_clamp_min
sched_util_clamp_max：该参数为单个任务和任务组设置可接受的最高性能水平。它确保任务不会消耗过多资源，防止资源争用和系统不稳定。任务请求的任何 uclamp.max 值都不能超过 sched_util_clamp_max。
- 对于调度器，它充当跟踪任务使用情况的 PELT 信号的上限。
- 对于 CPU 频率，如果任务需求超过可用频率，调速器可能会调整频率以防止过度功耗。Qualcomm 调优值为 1024。要设置此参数，请在设备上运行以下命令：
echo 1024 > /proc/sys/kernel/sched_util_clamp_max
sched_util_clamp_min_rt_default：默认情况下，实时（RT）任务始终以最高频率和最高 CPU 能力运行。使用 UCLAMP 时，该参数允许您更改 RT 任务的默认行为。它允许为 RT 任务调优最佳值，在不将其推至最大性能点的情况下提供良好性能。这种行为在满足系统需求的同时，避免了持续以最大性能点运行而消耗功率。Qualcomm 调优值为 128。要设置此参数，请在设备上运行以下命令：
echo 128 > /proc/sys/kernel/sched_util_clamp_min_rt_default

有关更多信息，请参阅 Utilization Clamping。

定制 CPU 频率调速器

您可以使用 scaling_governor 节点配置 CPU 频率调速器，以增强 CPU 性能。

包含 policy7 的命令在 QCS5430 FP1 上不受支持。

下表中指定的命令应在设备上运行。

表：为 QCS6490、QCS5430 FP2、FP2.5、FP3 定制 CPU 频率调速器的命令

命令	用途
`echo performance > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/scaling_governor` `echo performance > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy4/scaling_governor` `echo performance > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy7/scaling_governor`	设置 CPU 调速器以增强系统性能。
`cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/scaling_governor` `cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy4/scaling_governor` `cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy7/scaling_governor`	验证 CPU 频率调速器。
`echo schedutil > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/scaling_governor` `echo schedutil > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy4/scaling_governor` `echo schedutil > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy7/scaling_governor`	将 CPU 频率调速器设置为 `schedutil`。
`echo 1000 > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policyX/schedutil/rate_limit_us`	定制 `rate_limit_us`。`policyX` 中 `X` 的值对应集群 0、4 和 7。这是 `schedutil` 调速器参数。其值以微秒为单位。调速器等待 `rate_limit_us` 时间后重新评估负载。Qualcomm 调优值为 1000。

下表中指定的命令应在设备上运行。

表：为 Dragonwing IQ-615 定制 CPU 频率调速器的命令

命令	用途
`echo performance > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/scaling_governor` `echo performance > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy6/scaling_governor`	设置 CPU 调速器以增强系统性能。
`cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/scaling_governor` `cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy6/scaling_governor`	验证 CPU 频率调速器。
`echo schedutil > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/scaling_governor` `echo schedutil > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy6/scaling_governor`	将 CPU 频率调速器设置为 `schedutil`。
`echo 1000 > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policyX/schedutil/rate_limit_us`	定制 `rate_limit_us`。`policyX` 中 `X` 的值对应集群 0 和 6。这是 `schedutil` 调速器参数。其值以微秒为单位。调速器在之前评估过负载后，等待 `rate_limit_us` 时间再重新评估负载。Qualcomm 调优值为 1000。

表：为 Dragonwing IQ-9075 定制 CPU 频率调速器的命令

命令	用途
`echo performance \> /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/scaling\_governor` `echo performance \> /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy4/scaling\_governor`	设置 CPU 调速器以增强系统性能。
`cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/scaling\_governor` `cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy4/scaling\_governor`	验证 CPU 频率调速器。
`echo schedutil \> /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy4/scaling\_governor` `echo schedutil \> /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy4/scaling\_governor`	将 CPU 频率调速器设置为 `schedutil`。
`echo 1000 \> /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policyX/schedutil/rate\_limit\_us`	定制 `rate_limit_us`。`policyX` 中 `X` 的值对应集群 0 和 4。这是 `schedutil` 调速器参数。其值以微秒为单位。调速器在之前评估过负载后，等待 `rate_limit_us` 时间再重新评估负载。Qualcomm 调优值为 1000。

表：为 Dragonwing IQ-8275 定制 CPU 频率调速器的命令

命令	用途
`echo performance \> /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/scaling\_governor` `echo performance \> /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy2/scaling\_governor` `echo performance \> /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy4/scaling\_governor`	设置 CPU 调速器以增强系统性能。
`cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/scaling\_governor` `cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy2/scaling\_governor` `cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy4/scaling\_governor`	验证 CPU 频率调速器。
`echo schedutil \> /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/scaling\_governor` `echo schedutil \> /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy2/scaling\_governor` `echo schedutil \> /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy4/scaling\_governor`	将 CPU 频率调速器设置为 `schedutil`。
`echo 1000 \> /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policyX/schedutil/rate\_limit\_us`	定制 `rate_limit_us`。`policyX` 中 `X` 的值对应集群 0、2 和 4。这是 `schedutil` 调速器参数。其值以微秒为单位。调速器在之前评估过负载后，等待 `rate_limit_us` 时间再重新评估负载。Qualcomm 调优值为 1000。

定制 DVFS 调速器

您可以根据设备的功耗和性能需求，使用 DTSI 文件定制静态映射 DVFS 调速器和带宽监控（BWMON）调速器。

定制静态映射 DVFS 调速器

您可以根据功耗和性能需求，从源代码中的 arch/arm64/boot/dts/qcom/<target>.dtsi 文件定制 CPU 频率与 L3/DDR 频率之间的映射。在 DTSI 文件中，每个 CPU 节点都有一个 operating-points-v2 = <&cpux_opp_table> 条目，其中 cpux_opp_table 保存 CPU 频率与 L3 和 DDR 频率之间的静态映射。例如，以下条目表示 CPU 0 频率以 300 MHz 运行：

cpu0_opp_300mhz: opp-300000000 {
                opp-hz = /bits/ 64 <300000000>;
                opp-peak-kBps = <800000 9600000>;
                };

当 CPU 0 以 300 MHz 运行时，它会执行以下操作：

将 L3 投票为 9600000，即 9600000/w（其中 w = 32）= 300,000，对应 300 MHz
将 DDR 投票为 800000，即 800000/w（其中 w = 4）= 200,00，对应 200 MHz

在此示例中，‘w’ 表示单个周期内可以写入的字节数。

对于 L3，该值为 32，即每个周期一次事务，每次事务 32 字节。
对于双通道 DDR，该值为 4。每个通道每个周期可以执行两次事务（因为它是 DDR 内存），每次事务为 2 字节。

有关更多信息，请参阅 Generic OPP (Operating Performance Points) Bindings。这些表指定了每通道的 DDR 值。这意味着映射是在 CPU 频率与每个内存控制器通道的带宽之间进行的。

如果更改 DTSI 文件，会影响设备的功耗和性能。在更改任何节点之前，请确保在所有相关用例中验证其影响。

定制 BWMON 调速器

您可以根据功耗和性能需求，从源代码中的 arch/arm64/boot/dts/qcom/<target>.dtsi 文件定制用于末级缓存控制器（LLCC）和 DDR 投票的 bwmon_opp_table。以下代码示例包含 DDR 频率级别和 LLCC 频率级别，每个级别都会根据流量转换为 LLCC 和 DDR 投票。以下 DTSI 条目根据 LLCC 到 DDR 之间的 CPU 流量对 DDR 进行投票，对应 200 MHz。在此示例中，800000/w（其中 w = 4）等于 200000：

llcc_bwmon_opp_table: opp-table {
        compatible = "operating-points-v2";
        opp-0 {
                 opp-peak-kBps = <800000>;
         };

以下 DTSI 条目根据 CPU 与 LLCC 之间的 CPU 流量对 LLCC 进行投票，对应 150 MHz。在此示例中，2400000/w（其中 w = 16）等于 150000：

cpu_bwmon_opp_table: opp-table {
       compatible = "operating-points-v2";
       opp-0 {
                opp-peak-kBps = <2400000>;
         };

在这些示例中，‘w’ 表示单个周期内可以写入的字节数。

对于 DDR，该值为 4。每个通道每个周期可以执行两次事务（DDR 内存），每次事务为 2 字节。
对于 LLCC，该值为 16。

使用扩展定制 URM

URM 扩展承载 Qualcomm 芯片组特定的配置和用例特定的定制。这些扩展使得附加配置和扩展模块可以在运行时集成，从而在不修改核心 URM 实现的情况下实现灵活的调优和策略定制。

定制每应用程序调优

针对 Qualcomm 特定芯片组的每应用程序调优在 userspace-resource-manager-extensions/Configs/PerApp.yaml 中定义。以下示例代码显示了 GST 和 cyclic test 应用程序的每应用程序调优用法：

PerAppConfigs:
- App: "gst-launch-"
   Threads:
      - {"cam-server": "FOCUSED_CGROUP_IDENTIFIER"}
      - {"gst-launch-": "FOCUSED_CGROUP_IDENTIFIER"}

- App: "cyclictest"
   Threads:
      - {"cyclictest": "FOCUSED_CGROUP_IDENTIFIER"}
   Configurations: ["0x00800001"]

芯片组特定的调优配置在 userspace-resource-manager-extensions/Configs/<target-specific> 中定义。

定制信号设置

针对 Qualcomm 特定芯片组的信号配置在 userspace-resource-manager-extensions/Configs/SignalsConfig.yaml 配置文件中定义。以下示例代码显示了应用程序启动时信号设置的用法：

SignalConfigs:
- SigId: "0x0001"
   Category: "0x01"
   Name: URM_APP_OPEN
   Enable: true
   Permissions: ["system", "third_party"]
   Resources:
      - {ResCode: "RES_CGRP_RUN_CORES", Values: [2, 0,1,2,3]}
      - {ResCode: "RES_CGRP_CPU_LATENCY", Values: [4, -20]}

- SigId: "0x0001"
   Category: "0x80"
   Name: RT_TRIGGER
   Enable: true
   Permissions: ["system", "third_party"]
   Resources:
      - {ResCode: "0x00800000", Values: [0]}
      - {ResCode: "0x00800001", Values: [0]}
      - {ResCode: "0x00800002", Values: [0]}
      - {ResCode: "0x00030003", Values: [-1]}
      - {ResCode: "0x00040003", ResInfo: "0x00000000", Values: [1]}
      - {ResCode: "0x00040004", ResInfo: "0x00000100", Values: [1]}
      - {ResCode: "0x00040005", ResInfo: "0x00000200", Values: [1]}

芯片组特定的 SignalsConfig.yaml 文件位于 userspace-resource-manager-extensions/Configs/<target-specific> 下，它们会覆盖通用信号调优。

定制资源配置

针对通用 Qualcomm 特定芯片组的资源配置在 userspace-resource-manager-extensions/Configs/ResourcesConfig.yaml 中定义。以下示例代码显示了资源配置的定制：

ResourceConfigs:
- ResType: "0x05"
   ResID: "0x0003"
   Name: "RES_KGSL_DEF_PWRLEVEL"
   Path: "/sys/class/kgsl/kgsl-3d0/default_pwrlevel"
   Supported: true
   LowThreshold: 0
   Permissions: "third_party"
   Modes: ["display_on", "doze"]
   Policy: "lower_is_better"
   ApplyType: "global"

- ResType: "0x05"
   ResID: "0x0004"
   Name: "RES_KGSL_DEVFREQ_MAX"
   Path: "/sys/class/kgsl/kgsl-3d0/devfreq/max_freq"
   Supported: true
   Permissions: "third_party"
   Modes: ["display_on", "doze"]
   Policy: "lower_is_better"
   ApplyType: "global"

芯片组特定的 ResourcesConfig.yaml 文件位于 userspace-resource-manager-extensions/Configs/<target-specific> 下，它们会覆盖通用资源配置。

定制初始化配置

所有通用 Qualcomm 特定芯片组的初始化配置在 userspace-resource-manager-extensions/Configs/InitConfig.yaml 中定义。以下示例显示了如何定制初始化配置：

InitConfigs:
- IRQConfigs:
   - AffineIRQToCluster: [-1, 0]

芯片组特定的 InitConfig.yaml 文件位于 e-manager-extensions/Configs/<target-specific> 下。

使用自定义插件和资源扩展 URM

URM 提供了一个扩展框架，可以集成自定义资源和插件，以支持平台或用例特定的需求。例如，以下代码段注册了自定义资源，例如 0x00800000（调速器更改资源）和 0x00800002（工作队列亲和性资源）。它还实现了一个扩展，用于优化 cyclictest 应用程序的信号处理。

URM_REGISTER_RES_APPLIER_CB(0x00800000, governorApplierCallback)
URM_REGISTER_RES_APPLIER_CB(0x00800002, workqueueApplierCallback)
URM_REGISTER_RES_TEAR_CB(0x00800000, governorTearCallback)

static void postProcessCallback(void* context) {
   if(context == nullptr) {
      return;
   }

   PostProcessCBData* cbData = static_cast<PostProcessCBData*>(context);
   if(cbData == nullptr) {
      return;
   }

   // Match to our usecase
   cbData->mSigId = CONSTRUCT_SIG_CODE(0x80, 0x0001);
   cbData->mSigType = DEFAULT_SIGNAL_TYPE;
}

URM_REGISTER_POST_PROCESS_CB("cyclictest", postProcessCallback)

有关扩展和定制的更多信息，请参阅 Userspace Resource Manager Extensions。

定制内存

您可以使用 Kswapd 管理虚拟内存，使用水位线（watermark）调节系统内存，并通过内存划出区（memory carveout）为特定子系统定义内存区域。

Kswapd

Kswapd 是管理虚拟内存的内核线程。当系统可用内存不足时，Kswapd 会被激活，通过从文件缓存中识别不常用的页面并将其移动到交换空间（ZRAM）来回收内存。 Kswapd 执行以下操作：

监控系统的内存使用情况
在后台执行交换活动，以保持最佳的可用内存水平

图：使用 Kswapd 时的 CPU 使用率与性能对比

水位线（Watermark）

水位线是对内存参数设置的阈值或限制，有助于调节系统内存的分配和使用。 表：水位线参数

参数	说明
`/proc/sys/vm/min_free_kbytes`	该参数决定系统必须在所有区域（zone）中保持的最小可用内存量。它确保为关键操作（例如处理无法等待内存回收的原子分配）保留一定的内存储备。每个区域中保留的空闲页数与其大小成正比。
`/proc/sys/vm/watermark_scale_factor`	该系数控制 Kswapd 的激进程度。它定义了在 Kswapd 被唤醒之前系统剩余的内存量，以及 Kswapd 重新休眠之前所需的可用内存量。单位为万分之一。默认值 10 表示水位线之间的距离为节点或系统中可用内存的 0.1%。最大值为 1000，即内存的 10%。
`/proc/sys/vm/watermark_boost_factor`	该系数用于通过为内存管理区域临时提供高水位线来优化内存碎片，从而允许 Kswapd 回收更多内存。单位为万分之一。默认值 15,000 表示当页块（pageblock）因碎片化而混合时，最多回收高水位线的 150%。近期发生的碎片化事件数量决定回收级别。提升系数为 0 时禁用该功能。

有关更多信息，请参阅 Documentation for /proc/sys/vm/。

内存划出区（Memory carveout）

内存划出区是指内核无法寻址的特定内存区域，称为 no-map 区域。特定子系统（例如调制解调器、摄像头、aDSP、cDSP 和 Qualcomm^® 可信执行环境（TEE）/TrustZone（TZ））独占使用这些区域，因此 Linux 内核无法访问它们。这些划出区在源代码的 arch/arm64/boot/dts/qcom/<target>.dtsi 中定义。它们位于 reserved-memory 节点下，并且可以配置。以下代码显示了 cDSP、摄像头、调制解调器和 QTEE/TrustZone（TZ）子系统的 no-map 区域：

reserved-memory {
        cdsp_secure_heap_mem: cdsp-secure-heap@81800000 {
            reg = <0x0 0x81800000 0x0 0x1e00000>;
            no-map;
        };

        camera_mem: camera@84300000 {
            reg = <0x0 0x84300000 0x0 0x500000>;
            no-map;
        };
        adsp_mem: adsp@86100000 {
            reg = <0x0 0x86100000 0x0 0x2800000>;
            no-map;
        };
        cdsp_mem: cdsp@88900000 {
            reg = <0x0 0x88900000 0x0 0x1e00000>;
            no-map;
        };
        mpss_mem: mpss@8b800000 {
            reg = <0x0 0x8b800000 0x0 0xf600000>;
            no-map;
        };

        tz_stat_mem: tz-stat@c0000000 {
            reg = <0x0 0xc0000000 0x0 0x100000>;
            no-map;
        };
        tags_mem: tags@c0100000 {
            reg = <0x0 0xc0100000 0x0 0x1200000>;
            no-map;
        };

您可以根据产品需求调整保留内存划出区。这种调整可以包括移除调制解调器划出区或减小 QTEE/TrustZone（TZ）应用程序内存划出区的大小。例如，以下代码片段显示了如何禁用调制解调器内存划出区以进行内存优化：

reserved-memory {
        mpss_mem: mpss@8b800000 {
            reg = <0x0 0x8b800000 0x0 0xf600000>;
            no-map;
                    status = "disabled";
        };
        };

在此代码中：

0x8b800000 是调制解调器区域的基地址。
0xf600000 是调制解调器区域的大小，即 246 MB。
添加 status = disabled 以使该区域可供 Linux 内核使用。

以下示例片段显示了如何将 QTEE/TrustZone（TZ）应用程序的内存划出区大小从 28 MB（0x1c00000）减小到 20 MB（0x1400000）： 之前：

reserved-memory {
    trusted_apps_mem: trusted_apps@c1800000 {
        reg = <0x0 0xc1800000 0x0 0x1c00000>;
        no-map;
    };

之后：

reserved-memory {
    trusted_apps_mem: trusted_apps@c1800000 {
        reg = <0x0 0xc1800000 0x0 0x1400000>;
        no-map;
    };

后续步骤

排查性能问题

​定制 CPU 调度器

​UCLAMP

​定制 CPU 频率调速器

​定制 DVFS 调速器

​定制静态映射 DVFS 调速器

​定制 BWMON 调速器

​使用扩展定制 URM

​定制每应用程序调优

​定制信号设置

​定制资源配置

​定制初始化配置

​使用自定义插件和资源扩展 URM

​定制内存

​Kswapd

​水位线（Watermark）

​内存划出区（Memory carveout）

​后续步骤

定制 CPU 调度器

UCLAMP

定制 CPU 频率调速器

定制 DVFS 调速器

定制静态映射 DVFS 调速器

定制 BWMON 调速器

使用扩展定制 URM

定制每应用程序调优

定制信号设置

定制资源配置

定制初始化配置

使用自定义插件和资源扩展 URM

定制内存

Kswapd

水位线（Watermark）

内存划出区（Memory carveout）

后续步骤