mirror of
https://github.com/gatieme/LDD-LinuxDeviceDrivers.git
synced 2026-08-20 22:04:56 +08:00
description/scheduler: TTWU
This commit is contained in:
Cheng Jian
@@ -401,6 +401,7 @@ task_struct 是一种在利用漏洞时特别敏感且经常被滥用的结构,
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# 14 FTRACE
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@@ -478,6 +479,18 @@ https://patchwork.kernel.org/project/linux-trace-devel/list/?submitter=200911&st
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| 2021/11/21 | "Stephan Müller" <smueller@chronox.de> | [/dev/random - a new approach](https://lore.kernel.org/lkml/2036923.9o76ZdvQCi@positron.chronox.de) | 随机数实现改进. | v1 ☐ | [Patchwork v43 00/15](https://lore.kernel.org/lkml/2036923.9o76ZdvQCi@positron.chronox.de) |
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# 17 众核
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## 17.1 启动加速
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| 2021/11/21 | David Woodhouse <dwmw2@infradead.org> | [Parallel CPU bringup for x86_64](https://lkml.org/lkml/2021/12/9/664) | 随着核数的增多, 内核的启动速度越来越慢. 这组补丁能够并行启动辅助 (x86_64) CPU 内核. | v1 ☐ | [LWN ](https://lwn.net/Articles/878161), [LKML](https://lkml.org/lkml/2021/12/9/664), [LORE 00/11](https://lkml.kernel.org/lkml/20211209150938.3518-1-dwmw2@infradead.org) |
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* 本作品/博文 ( [AderStep-紫夜阑珊-青伶巷草 Copyright ©2013-2017](http://blog.csdn.net/gatieme) ), 由 [成坚(gatieme)](http://blog.csdn.net/gatieme) 创作.
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@@ -870,7 +870,6 @@ avg_idle 可以反应目前 RQ 进入 idle 的时间长短. 用来评估 idle ba
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| 2009/11/04 | Valentin Schneider | [sched: Rate-limit newidle](https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=1b9508f6831e10d53256825de8904caa22d1ca2c) | 引入 rq->avg_idle 跟踪 CPU 的平均 idle 时间, 如果 rq->avg_idle 小于 sysctl_sched_migration_cost, 则不再进行 idle balance. 因为有可能 CPU 还没把进程 pull 过来运行, CPU 上原来的进程可能已经唤醒投入运行了, 执行 idle balance 反而会造成 CPU 的负载和调度时延增大. | v1 ☑ 2.6.33-rc1 | [2021/06/15 v2](https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=1b9508f6831e10d53256825de8904caa22d1ca2c) |
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| 2020/03/30 | Valentin Schneider | [sched: Align rq->avg_idle and rq->avg_scan_cost](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1217584) | NA | RFC | [2021/06/15 v2](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1217584) |
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| 2021/06/15 | Peter Zijlstra | [sched/fair: Age the average idle time](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1446838) | NA | RFC | [2021/06/15 v2](https://lore.kernel.org/all/20210615111611.GH30378@techsingularity.net), [COMMIT](https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=94aafc3ee31dc199d1078ffac9edd976b7f47b3d) |
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max_idle_balance_cost 则跟踪了当前调度域最近一段时间执行 idle balance 的最大开销.
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@@ -889,7 +888,7 @@ idle balance 中执行 update_blocked_average 是很费时费力的, 可以做
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| 2021/2/24 | Vincent Guittot | [move update blocked load outside newidle_balance](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1383963) | Joel报告了 newidle_balance 中的抢占和irq关闭序列很长, 因为大量的 CPU cgroup 正在使用, 并且需要更新. 这个补丁集将更新 update_blocked_average 移动到 newidle_imblance 之外. | v2 ☑ 5.13-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1383963), [LKML 0/7 v4](https://lkml.org/lkml/2021/2/24/627) |
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| 2021/10/19 | Vincent Guittot <vincent.guittot@linaro.org> | [Improve newidle lb cost tracking and early abort](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/403138) | 通过考虑更新阻塞负载 update_blocked_averages() 所花费的时间, 在没有机会运行至少一个负载平衡循环的情况下完全跳过负载平衡循环. 因此在 newidle_balance()中, 当 this_rq 的第一个 sd 满足 `this_rq->avg_idle < sd->max_newidle_lb_cost` 时, 认为执行 update_blocked_averages() 是非常昂贵且没有收益的, 只会增加开销. 因此在 newidle_balance() 中尽早检查条件, 尽可能跳过 update_blocked_averages() 的执行. | v3 ☐ | [2021/10/4 LKML v1](https://lkml.org/lkml/2021/10/4/1188)<br>*-*-*-*-*-*-*-* <br>[2021/10/04 PatchWork](https://lore.kernel.org/lkml/20211004171451.24090-1-vincent.guittot@linaro.org), [LKML](https://lkml.org/lkml/2021/10/4/1188)<br>*-*-*-*-*-*-*-* <br>[LKML v3,0/5](https://lkml.org/lkml/2021/10/19/590) |
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| 2021/10/19 | Vincent Guittot <vincent.guittot@linaro.org> | [Improve newidle lb cost tracking and early abort](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/403138) | 通过考虑更新阻塞负载 update_blocked_averages() 所花费的时间, 在没有机会运行至少一个负载平衡循环的情况下完全跳过负载平衡循环. 因此在 newidle_balance()中, 当 this_rq 的第一个 sd 满足 `this_rq->avg_idle < sd->max_newidle_lb_cost` 时, 认为执行 update_blocked_averages() 是非常昂贵且没有收益的, 只会增加开销. 因此在 newidle_balance() 中尽早检查条件, 尽可能跳过 update_blocked_averages() 的执行. | v3 ☑ [5.16-rc1](https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=9a7e0a90a454) | [2021/10/4 LKML v1](https://lkml.org/lkml/2021/10/4/1188)<br>*-*-*-*-*-*-*-* <br>[2021/10/04 PatchWork](https://lore.kernel.org/lkml/20211004171451.24090-1-vincent.guittot@linaro.org), [LKML](https://lkml.org/lkml/2021/10/4/1188)<br>*-*-*-*-*-*-*-* <br>[LKML v3,0/5](https://lkml.org/lkml/2021/10/19/590) |
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### 4.6.3 steal tasks
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@@ -929,21 +928,32 @@ idle balance 中执行 update_blocked_average 是很费时费力的, 可以做
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| 2021/09/12 | Yang Yang <yang.yang29@zte.com.cn>/<cgel.zte@gmail.com> | [sched: Add a new version sysctl to control child runs first](https://lkml.org/lkml/2021/9/12/4) | 旧版本的 sysctl_sched_child_runs_first 有一些问题. 首先, 它允许设置值大于 1, 这是不必要的. 其次, 它没有遵循能力法则. 第三, 它没有使用 static key. 这个新版本修复了所有问题. | v1 ☐ | [LKML](https://lkml.org/lkml/2021/9/12/4) |
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### 4.8.2 WAKE_AFFINE & WAKEUP 优化
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### 4.8.2 Optimize TTWU(try_to_wake_up)
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| 2020/05/24 | Mel Gorman | [Optimise try_to_wake_up() when wakee is descheduling](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1246560) | 唤醒时如果 wakee 进程正在睡眠或者调度(释放 CPU), 优化在 on_cpu 的自旋等待时间 | v1 ☑ 5.8-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1246560) |
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### 4.8.3 WAKE_AFFINE
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* smark wake_affine
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| 2013/07/04 | Michael wang | [sched: smart wake-affine](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/390846) | 引入wakee 翻转次数, 通过巧妙的启发式算法, 识别系统中 1:N/N:M 等唤醒模型, 作为是否进行 wake_affine 的依据 | v3 ☑ 3.12-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/390846)<br>*-*-*-*-*-*-*-* <br>[commit 1](https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=62470419e993f8d9d93db0effd3af4296ecb79a5), [commit2](https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=7d9ffa8961482232d964173cccba6e14d2d543b2) |
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| 2017/12/18 | Mel Gorman | [Reduce scheduler migrations due to wake_affine](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/864391) | 优化 wake_affine 减少迁移次数 | | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/864391) |
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| 2018/01/30 | Mel Gorman | [Reduce migrations and unnecessary spreading of load to multiple CPUs](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/878789) | 减少不合理的迁移 | v1 ☑ 4.16-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/878789) |
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| 2020/05/24 | Mel Gorman | [Optimise try_to_wake_up() when wakee is descheduling](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1246560) | 唤醒时如果 wakee 进程正在睡眠或者调度(释放 CPU), 优化在 on_cpu 的自旋等待时间 | v1 ☑ 5.8-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1246560) |
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| 2021/05/13 | Srikar Dronamraju <srikar@linux.vnet.ibm.com> | [sched/fair: wake_affine improvements](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1416963) | 通过根据 LLC 域内 idle CPU 的信息, 优化 wake_affine, 如果当前待选的 LLC 域没有空闲 CPU, 尝试从之前的 LLC 域中选择. | v3 ☐ | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1428244) |
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* FIX wake_affine
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TencentOS-kernel 回合了主线 wake_affine 中几个优化迁移的补丁, 可以 [kernel-4.14 修复wake affine进程导致性能降低的问题](https://github.com/Tencent/TencentOS-kernel/commit/985a0aad220cec1e43a35432b25dbbdb31b975ba), [kernel-5.4](https://github.com/Tencent/TencentOS-kernel/commit/822a50c9e70205cbc29fb97d72c26c7a51b58a1d)
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TencentOS-kernel 回合了主线 wake_affine 中几个优化迁移的补丁, 可以在 [kernel-4.14 修复 wake affine 进程导致性能降低的问题](https://github.com/Tencent/TencentOS-kernel/commit/985a0aad220cec1e43a35432b25dbbdb31b975ba), [kernel-5.4](https://github.com/Tencent/TencentOS-kernel/commit/822a50c9e70205cbc29fb97d72c26c7a51b58a1d)
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* optimize wake_affine
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在任务迁移或唤醒期间, 将决定是否抢占当前任务. 为了限制过度调度, kernel.sched_wakeup_granularity_ns 会延迟抢占, 以便在抢占之前允许至少 1ms(可以配置) 的运行时间. 但是, 当调度域严重过载时(例如 hackbench 等大压力测试场景), 过度调度的程度仍然很严重. 这是有问题的, 因为 CPU 在许多时间内可能被浪费在调度器重新安排任务上.
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@@ -993,18 +1003,21 @@ Mike Galbraith 调试发现, 触发这个问题的原因是因为 wake_affine_we
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内核中主体的进程都是以 SCHED_NORMAL 为策略的普通 CFS 进程, 以 select_task_rq_fair 为例, 其代码就经过了不断的重构和优化.
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## 5.3 SELECT_CPU 的优化是调度优化永恒不变的命题
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## 5.1 选核核心逻辑
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## 5.2 慢速路径 find_idlest_cpu
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| 2016/05/06 | Peter Zijlstra | [sched: Rewrite select_idle_siblings()](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/677017) | 通过这个补丁, 将 select_idle_siblings 中对 sched_domain 上 CPU 的单次扫描替换为 3 个显式的扫描.<br>1. select_idle_core 在 LLC 域内搜索一个空闲的 CORE<br>2. select_idle_cpu 在 LLC 域内搜索一个空闲的 CPU.<br>3. select_idle_smt 在目标 CORE 中搜索一个空闲的 CPU. | RFC ☑ 4.9-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/677017) |
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| 2017/10/05 | Brendan Jackman <brendan.jackman@arm.com> | [sched/fair: Tweaks for select_task_rq_fair slowpath](https://lkml.org/lkml/2017/8/25/189) | 重构了选核的慢速路径, 将所有流程都归并到 find_idlest_cpu() 中. 遍历所有的 sched_domain <br>1. find_idlest_group() 查找负载最轻的 group.<br>2. find_idlest_group_cpu() 从给定的 group 中查找负载最轻的 CPU. | v3 ☑ v4.15-rc1 | [LKML v2,0/5](https://lkml.org/lkml/2017/8/25/189)<br>*-*-*-*-*-*-*-* <br>[LKML v3,0/5](https://lkml.org/lkml/2017/8/31/378), [LORE RESEND v3,0](https://lore.kernel.org/all/20171005114516.18617-1-brendan.jackman@arm.com) |
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## 5.4 提升 CPU 的查找效率
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## 5.3 快速路径 select_idle_sibling
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### 5.3.1 提升 CPU 的查找效率
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每次为进程选择一个合适的 CPU 的时候, 较好的情况可以通过 wake_affine 等走快速路径, 但是最坏的情况下, 却不得不遍历当前 SD 查找一个 IDLE CPU 或者负载较小的 CPU.
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@@ -1012,13 +1025,13 @@ Mike Galbraith 调试发现, 触发这个问题的原因是因为 wake_affine_we
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2020 年 12 月 15 日, 调度的大 Maintainer Peter Zijlstra, 曾公开抨击选核的慢速流程里面[部分代码, "The thing is, the code as it exists today makes no sense what so ever. It's plain broken batshit."](https://lkml.org/lkml/2020/12/15/93).
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### 5.4.1 select_idle_sibling rework
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### 5.3.2 select_idle_sibling rework
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| 2016/05/06 | Peter Zijlstra | [sched: select_idle_siblings rewrite](https://lore.kernel.org/lkml/20160509104807.284575300@infradead.org) | 通过这组补丁, 将 select_idle_siblings 中对 sched_domain 上 CPU 的单次扫描替换为 3 个显式的扫描.<br>1. select_idle_core 在 LLC 域内搜索一个空闲的 CORE<br>2. select_idle_cpu 在 LLC 域内搜索一个空闲的 CPU.<br>3. select_idle_smt 在目标 CORE 中搜索一个空闲的 CPU.<br>select_idle_cpu 中需要遍历 sched_domain 中所有 CPU 查找 idle CPU. 这是一个非常耗时的过程, 因此维护了 sd->avg_scan_cost 类似于查找 idle CPU 的平均耗时. 如果当前 CPU 的 aavg_idle / 512) < avg_cost, 则直接跳过这个流程. | RFC ☑ 4.9-rc1 | [LORE 0/7](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/677017), [关键 COMMIT](https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tip/tip.git/commit/?id=10e2f1acd0106c05229f94c70a344ce3a2c8008b) |
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| 2018/05/30 | Peter Zijlstra | [select_idle_sibling rework](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/911697) | 优化 select_idle_XXX 的性能 | RFC | [PatchWork RFC](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/911697) |
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| 2019/7/1 | Subhra Mazumdar | [Improve scheduler scalability for fast path](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1094549) | select_idle_cpu 每次遍历 LLC 域查找空闲 CPU 的代价非常高, 因此通过限制搜索边界来减少搜索时间, 进一步通过保留 PER_CPU 的 next_cpu 变量来跟踪上次搜索边界, 来缓解此次优化引入的线程局部化问题 | v3 ☐ | [LWN](https://lwn.net/Articles/757379/), [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1094549/), [lkml](https://lkml.org/lkml/2019/7/1/450), [Blog](https://blogs.oracle.com/linux/linux-scheduler-scalabilty-like-a-boss) |
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| 2018/01/30 | Mel Gorman | [Reduce migrations and unnecessary spreading of load to multiple CPUs](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/878789) | 通过优化选核逻辑, 减少不必要的迁移 | | |
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@@ -1028,7 +1041,7 @@ Mike Galbraith 调试发现, 触发这个问题的原因是因为 wake_affine_we
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| 2021/03/26 | Rik van Riel | [Throttle select_idle_sibling when a target domain is overloaded](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1213189) | 这是 CPU/NUMA 负载平衡器协调的后续工作. 补丁中做了如下的优化<br>1. 补丁1-2 添加了 schedstats 来跟踪 select_idle_sibling() 的效率. 默认是禁用的<br>2. 补丁3 是一个细微的优化, 如果一个 CPU 已经找到, 避免清除部分 cpumask.<br>3. 补丁 4 跟踪在 select_idle_cpu() 期间域是否出现重载, 以便将来的扫描可以在必要时尽早终止. 这减少了在域超载时无用扫描的运行队列数量. | v2 ☐ | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1213189) |
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| 2021/03/26 | Rik van Riel | [sched/fair: bring back select_idle_smt, but differently](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1402916) | Mel Gorman 上面的补丁在 9fe1f127b913("sched/fair: Merge select_idle_core/cpu()") 中做了一些出色的工作, 从而提高了内核查找空闲cpu的效率, 可以有效地降低任务等待运行的时间. 但是较多的均衡和迁移, 减少的局部性和相应的 L2 缓存丢失的增加会带来一些负面的效应. 这个补丁重新将 `select_idle_smt` 引入回来, 并做了优化, 修复了性能回归, 在搜索所有其他 CPU 之前, 检查 prev 的兄弟 CPU 是否空闲. | v2 ☐ | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1402916) |
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### 5.4.2 SIS_AVG_CPU
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### 5.3.3 SIS_AVG_CPU
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| 时间 | 作者 | 特性 | 描述 | 是否合入主线 | 链接 |
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@@ -1036,7 +1049,7 @@ Mike Galbraith 调试发现, 触发这个问题的原因是因为 wake_affine_we
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| 2020/12/03 | Mel Gorman | [Reduce time complexity of select_idle_sibling](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1348877) | 通过自己完善的 schedstat 的统计信息, 发现 select_idle_XXX 中不合理的地方(提高了p->recent_used_cpu的命中率. 以减少扫描开销, 同时如果在扫描a时发现了一个候选, 那么补丁4将返回一个空闲的候选免费的核心等), 降低搜索开销 | RFC v3 ☐ | 这组补丁其实有很多名字, 作者发了几版本之后, 不断重构, 也改了名字<br>*-*-*-*-*-*-*-* <br>2020/12/03 [Reduce time complexity of select_idle_sibling RFC,00/10](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1348877)<br>*-*-*-*-*-*-*-* <br>2020/12/07 RFC [Reduce worst-case scanning of runqueues in select_idle_sibling 0/4](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1350248)<br>*-*-*-*-*-*-*-* <br>2020/12/08 [Reduce scanning of runqueues in select_idle_sibling 0/4](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1350876)<br>*-*-*-*-*-*-*-* <br>后面换标题名重发 [Scan for an idle sibling in a single pass](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1371921) |
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| 2020/12/08 | Mel Gorman | [Scan for an idle sibling in a single pass](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1371921) | 将上面一组补丁 [Reduce time complexity of select_idle_sibling](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1348877), 基于上面 Peter 的补丁的思路进行了重构, 减少 select_idle_XXX 的开销<br>1. 优化了 IDLE_CPU 扫描深度的计算方法<br>2. 减少了 CPU 的遍历次数, 重构了 sched_idle_XXX 函数<br>3. 将空闲的核心扫描调节机制转换为SIS_PROP, 删除了 SIS_PROP_CPU. | v5 ☑ 5.12-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1371921) |
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### 5.4.2 SIS_PROP
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### 5.3.4 SIS_PROP
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| 时间 | 作者 | 特性 | 描述 | 是否合入主线 | 链接 |
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@@ -1047,6 +1060,12 @@ Mike Galbraith 调试发现, 触发这个问题的原因是因为 wake_affine_we
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| 2021/07/26 | Mel Gorman <mgorman@techsingularity.net> | [Modify and/or delete SIS_PROP](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1467090) | NA | RFC | [PatchWork RFC,0/9](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1467090) |
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| 2021/08/04 | Mel Gorman <mgorman@techsingularity.net> | [Reduce SIS scanning](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1472054) | 将 [Modify and/or delete SIS_PROP](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1467090) 拆开进行提交. | RFC ☐ | [PatchWork 0/2](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1472054) |
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### 5.3.5 avg_idle
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| 2021/06/15 | Peter Zijlstra | [sched/fair: Age the average idle time](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1446838) | NA | RFC | [2021/06/15 v2](https://lore.kernel.org/all/20210615111611.GH30378@techsingularity.net), [COMMIT](https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=94aafc3ee31dc199d1078ffac9edd976b7f47b3d) |
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## 5.5 cluster_scheduler
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@@ -73,6 +73,10 @@ blogexcerpt: 虚拟化 & KVM 子系统
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systrace, perfetto, drgn
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| 2019/05/29 | Sandoval @ Facebook | [A kernel debugger in Python: drgn](https://lwn.net/Articles/789641) | 一款 kernel 调试器, 可以利用 Python 脚本来访问正在运行的 kernel 里的数据结构<br>Drgn 在 [LSFMM2019](https://lwn.net/Articles/lsfmm2019) 被公开, LWN 随即进行了报道 [A kernel debugger in Python: drgn](https://lwn.net/Articles/789641), 随后 [2021 年报道](https://lwn.net/Articles/878309/)了 [drgn: How the Linux Kernel Team at Meta Debugs the Kernel at Scale (Meta)](https://developers.facebook.com/blog/post/2021/12/09/drgn-how-linux-kernel-team-meta-debugs-kernel-scale), Meta 的内核团队使用了 Drgn 跟踪内核中出现的问题, 并贡献了非常分布的用例集合. | ☐ | [Github](https://github.com/osandov/drgn), [User Guide](https://drgn.readthedocs.io/en/latest/user_guide.html), [BPF drgn tools](https://www.kernel.org/doc/html/latest/bpf/drgn.html) |
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| 2021/11/21 | David Woodhouse <dwmw2@infradead.org> | [Microsoft-Performance-Tools-Linux-Android](https://www.phoronix.com/scan.php?page=news_item&px=MS-Performance-Tools-Linux) | Microsoft [发布了](https://devblogs.microsoft.com/performance-diagnostics/new-tools-for-analyzing-android-linux-and-chromium-browser-performance)一款 Linux/Android 的性能分析工具 [Performance Tools For Linux/Android](https://github.com/microsoft/Microsoft-Performance-Tools-Linux-Android), 一组跟踪处理工具, 它提供了许多强大的功能、功能、方法和生态系统, 这些功能、功能、方法和生态系统在过去 15 年多的时间里一直用于通过不断发展和更新的工具集来推动系统的性能. 支持通过 LTTng、perf 和 Perfetto 对系统进行分析. | v1 ☐ | [LWN](https://github.com/microsoft/Microsoft-Performance-Tools-Linux-Android) |
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## 2.2 call kernel func from userspace
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