1588协议测试（1588v2测试）

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一般来说，同构的SMP平台由完全相同的CPU构成。异构的平台则由性能特征不同的CPU构成，在这样的平台中，CPU不能被认为是相同的。

我们引入CPU算力（capacity）的概念来测量每个CPU能达到的性能，它的值相对系统中性能最强的CPU 做过归一化处理。异构系统也被称为非对称CPU算力系统，因为它们由不同算力的CPU组成。

最大可达性能（换言之，最大CPU算力）的差异有两个主要来源:

Arm大小核（big.LITTLE）系统是同时具有两种差异的一个例子。相较小核，大核面向性能（拥有更多的流水线层级，更大的缓存，更智能的分支预测器等），通常可以达到更高的操作性能值。

CPU性能通常由每秒百万指令（Millions of Instructions Per Second，MIPS）表示，也可表示为 per Hz能执行的指令数，故:

调度器使用了两种不同的算力值。CPU的是它的最大可达算力，即最大可达性能等级。 CPU的是扣除了一些性能损失（比如处理中断的耗时）的值。

注意CPU的仅仅被设计用于CFS调度类，而是不感知调度类的。为简洁起见，本文档的剩余部分将不加区分的使用术语和。

1.3.1 操作性能值相同

考虑一个假想的双核非对称CPU算力系统，其中

根据上文对算力的定义:

若这是Arm大小核系统，那么CPU0是大核，而CPU1是小核。

考虑一种周期性产生固定工作量的工作负载，你将会得到类似下图的执行轨迹:

CPU0在系统中具有最高算力（C），它使用T个单位时间完成固定工作量W。另一方面，CPU1只有CPU0一半算力，因此在T个单位时间内仅完成工作量W/2。

1.3.2 最大操作性能值不同

具有不同算力值的CPU，通常来说最大操作性能值也不同。考虑上一小节提到的CPU（也就是说， work_per_hz()相同）:

这将推出：

执行1.3.1节描述的工作负载，每个CPU按最大频率运行，结果为:

需要注意的是，使用单一值来表示CPU性能的差异是有些争议的。两个不同的微架构的相对性能差异应该描述为：X%整数运算差异，Y%浮点数运算差异，Z%分支跳转差异，等等。尽管如此，使用简单计算方式的结果目前还是令人满意的。

算力感知调度要求描述任务需求，描述方式要和CPU算力相关。每个调度类可以用不同的方式描述它。任务使用率是CFS独有的描述方式，不过在这里介绍它有助于引入更多一般性的概念。

任务使用率是一种用百分比来描述任务吞吐率需求的方式。一个简单的近似是任务的占空比，也就是说:

在频率固定的SMP系统中，100%的利用率意味着任务是忙等待循环。反之，10%的利用率暗示这是一个小周期任务，它在睡眠上花费的时间比执行更多。

一个需要考虑的议题是，工作负载的占空比受CPU正在运行的操作性能值直接影响。考虑以给定的频率F 执行周期性工作负载:

可以算出 duty_cycle(p) == 25%。

现在，考虑以给定频率F/2执行 同一个 工作负载:

可以算出 duty_cycle(p) == 50%，尽管两次执行中，任务的行为完全一致（也就是说，执行的工作量相同）。

任务利用率信号可按下面公式处理成频率不变的（译注：这里的术语用到了信号与系统的概念）:

对上面两个例子运用该公式，可以算出频率不变的任务利用率均为25%。

CPU算力与任务利用率具有类型的效应，在算力不同的CPU上执行完全相同的工作负载，将算出不同的占空比。

考虑1.3.2节提到的系统，也就是说:

每个CPU按最大频率执行指定周期性工作负载，结果为:

也就是说，

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任务利用率信号可按下面公式处理成CPU算力不变的:

其中是系统中最高的CPU算力。对上面的例子运用该公式，可以算出CPU算力不变的任务利用率均为25%。

频率和CPU算力不变性都需要被应用到任务利用率的计算中，以便求出真正的不变信号。任务利用率的伪计算公式是同时具备CPU和频率不变性的，也就是说，对于指定任务p:

也就是说，任务利用率不变量假定任务在系统中最高算力CPU上以最高频率运行，以此描述任务的行为。

在接下来的章节中提到的任何任务利用率，均是不变量的形式。

由于预测未来的水晶球不存在，当任务第一次变成可运行时，任务的行为和任务利用率均不能被准确预测。 CFS调度类基于实体负载跟踪机制（Per-Entity Load Tracking, PELT）维护了少量CPU和任务信号，其中之一可以算出平均利用率（与瞬时相反）。

这意味着，尽管运用“真实的”任务利用率（凭借水晶球）写出算力感知调度的准则，但是它的实现将只能用任务利用率的估算值。

当前，Linux无法凭自身算出CPU算力，因此必须要有把这个信息传递给Linux的方式。每个架构必须为此定义arch_scale_cpu_capacity()函数。

arm、arm64和RISC-V架构直接把这个信息映射到arch_topology驱动的CPU scaling数据中（译注：参考 arch_topology.h的percpu变量cpu_scale），它是从capacity-dmips-mhz CPU binding中衍生计算出来的。参见Documentation/devicetree/bindings/cpu/cpu-capacity.txt。

如2.2节所述，算力感知调度需要频率不变的任务利用率。每个架构必须为此定义 arch_scale_freq_capacity(cpu)函数。

实现该函数要求计算出每个CPU当前以什么频率在运行。实现它的一种方式是利用硬件计数器（x86的 APERF/MPERF，arm64的AMU），它能按CPU当前频率动态可扩展地升降递增计数器的速率。另一种方式是在cpufreq频率变化时直接使用钩子函数，内核此时感知到将要被切换的频率（也被arm/arm64实现了）。

在构建调度域时，调度器将会发现系统是否表现为非对称CPU算力。如果是，那么：

sched_asym_cpucapacity静态键的设计意图是，保护为非对称CPU算力系统所准备的代码。不过要注意的是，这个键是系统范围可见的。想象下面使用了cpuset的步骤:

可以通过下面的方式创建：

由于“这是”非对称CPU算力系统，sched_asym_cpucapacity静态键将使能。然而，CPU 0--1对应的调度域层级，算力值仅有一个，该层级中SD_ASYM_CPUCAPACITY未被设置，它描述的是一个SMP区域，也应该被以此处理。

因此，“典型的”保护非对称CPU算力代码路径的代码模式是：

5.1.1 算力适应性（fitness）

CFS最主要的算力调度准则是:

它通常被称为算力适应性准则。也就是说，CFS必须保证任务“适合”在某个CPU上运行。如果准则被违反，任务将要更长地消耗该CPU，任务是CPU受限的（CPU-bound）。

此外，uclamp允许用户空间指定任务的最小和最大利用率，要么以sched_setattr()的方式，要么以 cgroup接口的方式（参阅Documentation/admin-guide/cgroup-v2.rst）。如其名字所暗示，uclamp 可以被用在前一条准则中限制task_util()。

5.1.2 被唤醒任务的CPU选择

CFS任务唤醒的CPU选择，遵循上面描述的算力适应性准则。在此之上，uclamp被用来限制任务利用率，这令用户空间对CFS任务的CPU选择有更多的控制。也就是说，CFS被唤醒任务的CPU选择，搜索满足以下条件的CPU:

通过使用uclamp，举例来说，用户空间可以允许忙等待循环（100%使用率）在任意CPU上运行，只要给它设置低的uclamp.max值。相反，uclamp能强制一个小的周期性任务（比如，10%利用率）在最高性能的CPU上运行，只要给它设置高的uclamp.min值。

5.1.3 负载均衡

被唤醒任务的CPU选择的一个病理性的例子是，任务几乎不睡眠，那么也几乎不发生唤醒。考虑:

该工作负载应该在CPU0上运行，不过如果任务满足以下条件之一：

则任务可能变为CPU受限的，也就是说；CPU算力调度准则被违反，将不会有任何唤醒事件来修复这个错误的CPU选择。

这种场景下的任务被称为“不合适的”（misfit）任务，处理这个场景的机制同样也以此命名。Misfit 任务迁移借助CFS负载均衡器，更明确的说，是主动负载均衡的部分（用来迁移正在运行的任务）。当发生负载均衡时，如果一个misfit任务可以被迁移到一个相较当前运行的CPU具有更高算力的CPU上，那么misfit任务的主动负载均衡将被触发。

5.2.1 被唤醒任务的CPU选择

实时任务唤醒时的CPU选择，搜索满足以下条件的CPU:

同时仍然允许接着使用常规的优先级限制。如果没有CPU能满足这个算力准则，那么将使用基于严格优先级的调度，CPU算力将被忽略。

5.3.1 被唤醒任务的CPU选择

最后期限任务唤醒时的CPU选择，搜索满足以下条件的CPU:

同时仍然允许接着使用常规的带宽和截止期限限制。如果没有CPU能满足这个算力准则，那么任务依然在当前CPU队列中。