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我的设备上的每个调节器代表什么含义？

tag-icon • tag-icon 20.04 cpufreq governor
我的设备上的每个调节器代表什么含义？

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我的设备上的每个调节器代表什么含义？

答案1

 CPU frequency and voltage scaling code in the Linux(TM) kernel


             L i n u x    C P U F r e q

          C P U F r e q   G o v e r n o r s

       - information for users and developers -


        Dominik Brodowski  <[email protected]>
        some additions and corrections by Nico Golde <[email protected]>
    Rafael J. Wysocki <[email protected]>
       Viresh Kumar <[email protected]>

时钟缩放允许您动态更改 CPU 的时钟速度。这是一种节省电池电量的好方法，因为时钟速度越低，CPU 消耗的电量就越少。

内容：

  1. 什么是 CPUFreq 调节器？

  2. Linux 内核中的控制器 2.1 性能 2.2 省电 2.3 用户空间 2.4 按需 2.5 保守 2.6 Schedutil

  3. CPUfreq 核心中的调节器接口

  4. 参考

  5. 什么是 CPUFreq 调节器？ ===============================

大多数 cpufreq 驱动程序（intel_pstate 和 longrun 除外）甚至大多数 cpu 频率缩放算法仅允许将 CPU 频率设置为预定义的固定值。为了提供动态频率缩放，cpufreq 核心必须能够告诉这些驱动程序“目标频率”。因此，这些特定的驱动程序将被转换为提供“->target/target_index/fast_switch()”调用，而不是“->setpolicy()”调用。但对于 set_policy 驱动程序，一切都保持不变。

如何决定应使用 CPUfreq 策略中的哪个频率？这可以通过使用“cpufreq 调节器”来完成。

基本上，它是以下流程图：

CPU 可设置为独立切换 | CPU 只能在特定“限制”内设置为特定频率

                             "CPUfreq policy"
    consists of frequency limits (policy->{min,max})
         and CPUfreq governor to be used
         /            \
        /              \
           /               the cpufreq governor decides
          /                (dynamically or statically)
         /                 what target_freq to set within
        /                  the limits of policy->{min,max}
       /                        \
      /                  \
Using the ->setpolicy call,      Using the ->target/target_index/fast_switch call,
    the limits and the            the frequency closest
     "policy" is set.             to target_freq is set.
                      It is assured that it
                      is within policy->{min,max}
  1. Linux 内核中的管理器 ==================================

2.1 性能

CPUfreq 调节器“性能”将 CPU 静态设置为 scaling_min_freq 和 scaling_max_freq 边界内的最高频率。

2.2 省电

CPUfreq 调节器“powersave”将 CPU 静态设置为 scaling_min_freq 和 scaling_max_freq 边界内的最低频率。

2.3 用户空间

CPUfreq 调节器“用户空间”允许用户或以 UID“root”运行的任何用户空间程序通过在 CPU 设备目录中提供 sysfs 文件“scaling_setspeed”将 CPU 设置为特定频率。

2.4 按需

CPUfreq 调控器“ondemand”根据当前系统负载设置 CPU 频率。负载估计由调度程序通过 update_util_data->func 钩子触发；触发后，cpufreq 会检查上一周期的 CPU 使用率统计数据，调控器会据此设置 CPU。CPU 必须具有非常快速切换频率的能力。

Sysfs 文件：

  • 采样率：

    以 uS（10^-6 秒）为单位，这是您希望内核查看 CPU 使用率并决定如何处理频率的频率。通常将其设置为大约“10000”或更大的值。它的默认值是（cmp. with users-guide.txt）：transition_latency

      1. 请注意，转换延迟以 ns 为单位，而采样率以 us 为单位，因此默认情况下您将获得相同的 sysfs 值。采样率应始终根据转换延迟进行调整，以将采样率设置为 bash 中转换延迟的 750 倍（如前所述，默认值为 1000），请执行以下操作：

    $ echo `$(($(cat cpuinfo_transition_latency) * 750 / 1000)) > ondemand/sampling_rate

  • 最小采样率：

    采样率受硬件转换延迟限制：transition_latency * 100

    或者受到内核限制：

    • 如果设置了CONFIG_NO_HZ_COMMON，则限制固定为10ms。
    • 如果未设置 CONFIG_NO_HZ_COMMON 或使用 nohz=off 启动参数，则限制取决于 CONFIG_HZ 选项：HZ=1000：min=20000us（20ms）HZ=250：min=80000us（80ms）HZ=100：min=200000us（200ms）

    显示内核和硬件延迟限制的最高值并用作最小采样率。

  • 上限阈值：

    这定义了“sampling_rate”采样之间的平均 CPU 使用率，以便内核决定是否应增加频率。例如，当它设置为默认值“95”时，这意味着在检查间隔之间，CPU 的平均使用率需要超过 95%，然后才能决定是否需要增加 CPU 频率。

  • 忽略_nice_load：

    此参数的值为“0”或“1”。设置为“0”（默认值）时，所有进程都计入“CPU 利用率”值。设置为“1”时，以“nice”值运行的进程将不计入（因此将被忽略）总体使用率计算中。如果您在笔记本电脑上运行 CPU 密集型计算，而您不关心完成它需要多长时间，那么这很有用，因为您可以对其进行“nice”并阻止它参与决定是否增加 CPU 频率的过程。

  • 采样下降因子：

    此参数控制内核在以最高速度运行时决定何时降低频率的速率。当设置为 1（默认值）时，无论当前时钟速度如何，都会以相同的间隔做出重新评估负载的决定。但是，当设置为大于 1（例如 100）时，当 CPU 由于高负载而处于最高速度时，它将充当重新评估负载的调度间隔的乘数。这通过减少负载评估的开销并帮助 CPU 在真正繁忙时保持最高速度（而不是速度来回变化）来提高性能。此可调参数对较低速度/较低 CPU 负载下的行为没有影响。

  • 省电偏置：

    此参数取值范围为 0 到 1000。它定义了目标频率的百分比（乘以 10）。例如，当设置为 100 -- 10% 时，当按需调节器原本以 1000 MHz 为目标时，它将以 1000 MHz -（1000 MHz 的 10%）= 900 MHz 为目标。默认情况下，此参数设置为 0（禁用）。

    当加载 AMD 频率灵敏度省电偏差驱动程序 — drivers/cpufreq/amd_freq_sensitivity.c 时，此参数定义工作负载频率灵敏度阈值，在该阈值中，将选择较低的频率而不是按需调节器的原始目标。频率灵敏度是硬件报告的（在 AMD 系列 16h 处理器及以上版本上）介于 0 到 100% 之间的值，它告诉软件在频率变化时 CPU 上运行的工作负载的性能将如何变化。灵敏度为 0%（内存/IO 绑定）的工作负载在更高的核心频率下不会表现更好，而灵敏度为 100%（CPU 绑定）的工作负载在频率更高时会表现更好。加载驱动程序时，默认设置为 400 — 对于运行灵敏度值低于 40% 的工作负载的 CPU，将选择较低的频率。卸载驱动程序或写入 0 将禁用此功能。

2.5 保守派

CPUfreq 调速器“保守”，与“ondemand”调速器非常相似，根据当前使用情况设置 CPU 频率。其行为不同之处在于，它会适度地增加和减少 CPU 速度，而不是在 CPU 负载时​​立即跳到最大速度。此行为更适合电池供电环境。该调速器的调整方式与“ondemand”调速器相同，通过 sysfs 进行调整，但增加了：

  • 频率步长：

    这描述了 CPU 频率应以百分比步长平稳增加和减少。默认情况下，CPU 频率将以最大 CPU 频率的 5% 为单位增加。您可以将此值更改为 0 到 100 之间的任何值，其中“0”将有效地将您的 CPU 锁定在某个速度，而不管其负载如何，而“100”在理论上将使其行为与“按需”调节器相同。

  • 下限阈值：

    与“ondemand”调节器的“up_threshold”相同，但方向相反。例如，当设置为其默认值“20”时，这意味着如果 CPU 使用率需要在采样之间低于 20%，频率就会降低。

  • 采样下降因子：

    与“按需”调控器的功能类似。但在“保守”调控器中，它控制内核在任何速度下运行时决定何时降低频率的速率。频率增加的负载仍会在每个采样率下进行评估。

2.6 Schedutil

“schedutil”调控器旨在更好地与 Linux 内核调度程序集成。负载估计是通过调度程序的每实体负载跟踪 (PELT) 机制实现的，该机制还提供有关最近负载的信息 [1]。此调控器目前仅对 CFS 管理的任务执行基于负载的 DVFS。RT 和 DL 调度程序任务始终以最高频率运行。与所有其他调控器不同，代码位于 kernel/sched/ 目录下。

Sysfs 文件：

  • rate_limit_us：

    这包含一个以微秒为单位的值。在评估负载一次后，调控器将等待 rate_limit_us 时间，然后再次重新评估负载。

有关与其他调节器的深入比较，请参阅[2]。

  1. CPUfreq 核心中的调节器接口 =================================================

新的调节器必须使用“cpufreq_register_governor”向 CPUfreq 核心注册。必须传递给该函数的 struct cpufreq_governor 必须包含以下值：

governor->name - 该 governor 的唯一名称。 governor->owner - governor 模块的 .THIS_MODULE（如果合适）。

加上一组挂钩到实现调节器逻辑的函数。

CPUfreq 调节器可以使用以下两个函数之一来调用 CPU 处理器驱动程序：

int cpufreq_driver_target(struct cpufreq_policy *policy，无符号整数target_freq，无符号整数关系)；

int __cpufreq_driver_target(struct cpufreq_policy *policy，无符号整数target_freq，无符号整数关系)；

当然，target_freq 必须在 policy->min 和 policy->max 范围内。这两个函数有什么区别？当您的调控器处于对调控器回调的调用（如 governor->start()）的直接代码路径中时，policy->rwsem 仍保留在 cpufreq 核心中，无需再次锁定它（事实上，这会导致死锁）。因此，仅在这些情况下使用 __cpufreq_driver_target。在所有其他情况下（例如，当有一个每秒唤醒的“守护进程”函数时），在将命令传递给 cpufreq 驱动程序之前，使用 cpufreq_driver_target 获取 policy->rwsem。

  1. 参考文献 ==============

[1] 每个实体的负载跟踪：https://lwn.net/Articles/531853/ [2] CPU频率管理的改进：https://lwn.net/Articles/682391/

来源 ：https://www.kernel.org/doc/Documentation/cpu-freq/governors.txt

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