我的设备上的每个调节器代表什么含义？

Question

 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：

什么是 CPUFreq 调节器？
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
CPUfreq 核心中的调节器接口
参考
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}

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]。

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。

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

Answer 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：

什么是 CPUFreq 调节器？
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
CPUfreq 核心中的调节器接口
参考
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}

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]。

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。

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

我的设备上的每个调节器代表什么含义？

答案1

内容：

2.1 性能

2.2 省电

2.3 用户空间

2.4 按需

2.5 保守派

2.6 Schedutil

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