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descrption: scheduler

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Cheng Jian
2021-04-02 22:05:01 +08:00
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study/kernel/00-DESCRIPTION/SCHEDULER.md
+72 -23
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@@ -79,7 +79,7 @@ Linux 除了实现上述策略, 还额外支持以下策略:
| 2019/6/26 | [Scheduler soft affinity](https://lwn.net/Articles/793492) | CPU 软亲和力特性, 对进程指定一组软亲和的 CPU, 当 CPU 并不都很忙的时候, 则可以使用它们, 即使这组 CPU 不在它的 cpus_allowed 列表中 | RFC v1 ☐ | [LWN](https://lwn.net/Articles/793492), [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1094525), [lkml](https://lkml.org/lkml/2019/6/26/1044) |
| 2019/7/1 | [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) |
| 2019/9/6 | [sched: Add micro quanta scheduling class](https://lkml.org/lkml/2019/9/6/178) | 支持微秒级调度间隔的轻量级低时延调度类 | v1 ☐ | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1125037/), [lkml](https://lkml.org/lkml/2019/9/6/178) |
| 2019/9/6 | [sched,fair: flatten CPU controller runqueues](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1125295/)) | 当前组调度 RQ 层次结构较深, 增加了每秒大量唤醒时的工作开销, 因此通过将所有进程放在同一层次的 RQ 上来解决此问题. | RFC v5 ☐ | [LWN](https://lwn.net/Articles/791072), [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1125295), [lkml](https://lkml.org/lkml/2019/9/6/853) |
| 2019/9/6 | [sched,fair: flatten CPU controller runqueues](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1125295) | 当前组调度 RQ 层次结构较深, 增加了每秒大量唤醒时的工作开销, 因此通过将所有进程放在同一层次的 RQ 上来解决此问题. | RFC v5 ☐ | [LWN](https://lwn.net/Articles/791072), [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1125295), [lkml](https://lkml.org/lkml/2019/9/6/853) |
| 2020/1/21 | [TurboSched: A scheduler for sustaining Turbo Frequencies for longer durations](https://lwn.net/Articles/793498)) | 小任务封包的又一次场景尝试, 将一组任务打包在一起之后, 然后把这个 CPU 超频运行 | v6 ☐ | [LWN](https://lwn.net/Articles/793498), [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1182559), [lkml](https://lkml.org/lkml/2020/1/21/39) |
| 2020/1/22 | [Add support for frequency invariance for (some) x86](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1183773) | 为 X86_64 实现频率标度不变性, PELT 算法计算利用率时感知频率的变化, 之前只有 ARM64 实现了此特性 | v5 ☑ 5.7-rc1 | [LWN](https://lwn.net/Articles/793393), [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1183773), [lkml](https://lkml.org/lkml/2020/1/22/1038) |
| 2020/2/21 | [Introduce Thermal Pressure](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1198915) | 温控会限制 CPU 的最大频率, 进而影响 CPU capacity, 因此 PELT 负载跟踪时需要感知温控 | v10 ☑ 5.7-rc1 | [LWN](https://lwn.net/Articles/807428/), [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1198915), [lkml](https://lkml.org/lkml/2020/2/21/2138) |
@@ -458,7 +458,7 @@ https://lore.kernel.org/lkml/157476581065.5793.4518979877345136813.stgit@buzz/
| 时间 | 作者 | 特性 | 描述 | 是否合入主线 | 链接 |
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| 2021/02/21 | JHuaixin Chang | [[RFC,00/60] Coscheduling for Linux](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/983568) | 突发任务的带宽控制优化, 通过临时之前剩余累计的配额, 使得突发进程在当前周期的配额突然用尽之后, 还可以临时使用之前累计的配额使用, 从而降低突发任务的时延. | RFC ☑ 5.9-rc1 | [ 2020/12/17 v1](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1354613)<br>*-*-*-*-*-*-*-*<br>[2021/01/20 v2](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1368037)<br>*-*-*-*-*-*-*-*<br>[2021/01/21 v3](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1368747/)<br>*-*-*-*-*-*-*-*<br>[ 2021-02-02 v4](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1374195) |
| 2021/03/16 | JHuaixin Chang | [sched/fair: Burstable CFS bandwidth controller](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1396878) | 突发任务的带宽控制优化, 通过临时之前剩余累计的配额, 使得突发进程在当前周期的配额突然用尽之后, 还可以临时使用之前累计的配额使用, 从而降低突发任务的时延. | RFC ☑ 5.9-rc1 | [ 2020/12/17 v1](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1354613)<br>*-*-*-*-*-*-*-*<br>[2021/01/20 v2](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1368037)<br>*-*-*-*-*-*-*-*<br>[2021/01/21 v3](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1368746)<br>*-*-*-*-*-*-*-*<br>[ 2021-02-02 v4](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1396878) |
## 1.2.2 实时进程的组调度支持(RT Group Scheduling)
@@ -582,10 +582,10 @@ https://lore.kernel.org/lkml/157476581065.5793.4518979877345136813.stgit@buzz/
| 2019/1/21 | Srikar Dronamraju | [sched/fair: Optimize select_idle_core](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1163807) | | | |
| 2019/07/08 | Parth Shah | [Optimize the idle CPU search](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1098092) | 通过标记 idle_cpu 来降低 select_idle_sibling/select_idle_cpu 的搜索开销 | | |
| 2020/03/11 | Valentin Schneider | [sched: Streamline select_task_rq() & select_task_rq_fair()](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1208449) | 选核流程上的重构和优化, 当然除此之外还做了其他操作, 比如清理了 sd->flags 信息, 甚至 sysfs 接口都变成只读了 | | |
| 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>2020/12/07 [Reduce scanning of runqueues in select_idle_sibling](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1350876)<br>*-*-*-*-*-*-*-* <br>2020/12/07 [Reduce worst-case scanning of runqueues in select_idle_sibling](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1350249)<br>*-*-*-*-*-*-*-* <br>2020/12/08 [Reduce scanning of runqueues in select_idle_sibling](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1350877) |
| 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 v1[Reduce time complexity of select_idle_sibling](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1348877)<br>*-*-*-*-*-*-*-* <br>2020/12/07 v2[Reduce scanning of runqueues in select_idle_sibling](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1350876)<br>*-*-*-*-*-*-*-* <br>2020/12/07 v3[Reduce worst-case scanning of runqueues in select_idle_sibling](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1350248)<br>*-*-*-*-*-*-*-* <br>2020/12/08 v4[Reduce scanning of runqueues in select_idle_sibling](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1350877) |
| 2020/12/14 | Peter Zijlstra | [select_idle_sibling() wreckage](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1353496) | 重构 SIS_PROP 的逻辑, 重新计算 CPU 的扫描成本, 同时归一 select_idle_XXX 中对 CPU 的遍历, 统一选核的搜索逻辑来降低开销, 提升性能 | RFC | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1353496), [LKML](https://lkml.org/lkml/2020/12/14/560) |
| 2020/12/08 | Mel Gorman | [Scan for an idle sibling in a single pass](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1371921) | 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<br>3. | v7 ☑ 5.12-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1371921) |
| 2020/12/08 | Mel Gorman | [Scan for an idle sibling in a single pass](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1371921) | 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<br>3. | v5 ☑ 5.12-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1371921) |
| 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) |
# 1.5 基于调度域的负载均衡
@@ -671,16 +671,17 @@ NUMA 机器一个重要特性就是不同 node 之间的内存访问速度有差
| 2019/10/22 | | [sched/fair: fix rework of find_idlest_group()](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1143049) | fix 补丁 | | |
| 2019/11/29 | | [sched/cfs: fix spurious active migration](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1160934) | fix 补丁 | | |
| 2019/12/20 | | [sched/fair : Improve update_sd_pick_busiest for spare capacity case 1171109 diffmboxseries](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1171109/) | | |
| 2021/01/06 | Vincent Guittot | [sched/fair: ensure tasks spreading in LLC during LB](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1330614) | 之前的重构导致 schbench 延迟增加95%以上，因此将 load_balance 的行为与唤醒路径保持一致，尝试为任务选择一个同属于LLC 的空闲 CPU. 从而在空闲 CPU 上更好地分散任务. | v1 ☑ 5.10-rc4 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1330614) |
| 2021/01/06 | Vincent Guittot | [sched/fair: ensure tasks spreading in LLC during LB](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1330614) | 之前的重构导致 schbench 延迟增加95%以上, 因此将 load_balance 的行为与唤醒路径保持一致, 尝试为任务选择一个同属于LLC 的空闲 CPU. 从而在空闲 CPU 上更好地分散任务. | v1 ☑ 5.10-rc4 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1330614) |
在 Vincent 进行重构的基础上, Mel Gorman 也进行了 NUMA Balancing 的重构和修正 [Reconcile NUMA balancing decisions with the load balancer](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1199507).
| 时间 | 特性 | 描述 | 是否合入主线 | 链接 |
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| 2019/10/18 | Mel Gorman | [Reconcile NUMA balancing decisions with the load balancer](https://linuxplumbersconf.org/event/4/contributions/480) | NUMA Balancing 和 Load Blance 经常会做出一些相互冲突的决策(任务放置和页面迁移)，导致不必要的迁移, 这组补丁减少了冲突 | v4 ☑ | [LWN](https://lwn.net/Articles/793427), [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1199507), [lkml](https://lkml.org/lkml/2019/10/18/676) |
| 2019/10/18 | Mel Gorman | [Reconcile NUMA balancing decisions with the load balancer](https://linuxplumbersconf.org/event/4/contributions/480) | NUMA Balancing 和 Load Blance 经常会做出一些相互冲突的决策(任务放置和页面迁移), 导致不必要的迁移, 这组补丁减少了冲突 | v4 ☑ | [LWN](https://lwn.net/Articles/793427), [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1199507), [lkml](https://lkml.org/lkml/2019/10/18/676) |
| 2020/2/21 | Vincent Guittot | [remove runnable_load_avg and improve group_classify](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1198654) | 重构组调度的 PELT 跟踪, 在每次更新平均负载的时候, 更新整个 CFS_RQ 的平均负载| V10 ☑ 5.7 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1198654), [lkml](https://lkml.org/lkml/2020/2/21/1386) |
|2020/02/03 | Mel Gorman | [Accumulated fixes for Load/NUMA Balancing reconcilation series](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1203922) | 解决一个负载平衡问题 | | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1203922) |
| 2020/02/03 | Mel Gorman | [Accumulated fixes for Load/NUMA Balancing reconcilation series](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1203922) | 解决一个负载平衡问题 | | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1203922) |
| 2020/02/03 | Mel Gorman | [Revisit NUMA imbalance tolerance and fork balancing](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1340184) | 解决一个负载平衡问题 | 之前解决 NUMA Balancing 和 Load Balancing 被调和时, 尝试允许在一定程度的不平衡, 但是也引入了诸多问题. 因此当时限制不平衡只允许在几乎空闲的 NUMA 域. 现在大多数问题都已经解决掉了, 现在允许不平衡扩大一定的范围. 同时该补丁还解决了 fork 时候 balance 的问题 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1340184) |
此外 load_balance 上还有一些接口层次的变化
@@ -707,10 +708,29 @@ Vincent Guittot 深耕与解决 load_balance 各种疑难杂症和不均衡状
| 时间 | 作者 | 特性 | 描述 | 是否合入主线 | 链接 |
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| 2017/12/18 | Vincent Guittot | [sched/fair: Improve fairness between cfs tasks](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1308748) | 当系统没有足够的周期用于所有任务时，调度器必须确保在CFS任务之间公平地分配这些cpu周期. 某些用例的公平性不能通过在系统上静态分配任务来解决，需要对系统进行周期性的再平衡但是，这种动态行为并不总是最优的，也不总是能够确保CPU绑定的公平分配. <br>这组补丁通过减少选择可迁移任务的限制来提高公平性. 这个更改可以降低不平衡阈值，因为 1st LB将尝试迁移完全匹配不平衡的任务. | v1 ☑ 5.10-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1308748) |
| 2017/12/18 | Vincent Guittot | [sched/fair: Improve fairness between cfs tasks](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1308748) | 当系统没有足够的周期用于所有任务时, 调度器必须确保在CFS任务之间公平地分配这些cpu周期. 某些用例的公平性不能通过在系统上静态分配任务来解决, 需要对系统进行周期性的再平衡但是, 这种动态行为并不总是最优的, 也不总是能够确保CPU绑定的公平分配. <br>这组补丁通过减少选择可迁移任务的限制来提高公平性. 这个更改可以降低不平衡阈值, 因为 1st LB将尝试迁移完全匹配不平衡的任务. | v1 ☑ 5.10-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1308748) |
| 2021/01/06 | Vincent Guittot | [Reduce number of active LB](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1361676) | 减少 ACTIVE LOAD_BALANCE 的次数 | v2 ☑ 5.10-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1361676) |
| 2021/01/06 | Vincent Guittot | [move update blocked load outside newidle_balance](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1383963) |oel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. 这个补丁集将更新移动到newidle_imblance之外. 这使我们能够在更新期间提前中止. 在选择并进入空闲状态之前，触发CPU空闲线程中的统计数据更新，而不是踢一个正常的ILB来唤醒已经处于空闲状态的CPU. | v2 ☑ 5.10-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1361676) |
| 2021/01/06 | Vincent Guittot | [move update blocked load outside newidle_balance](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1383963) |oel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. 这个补丁集将更新移动到newidle_imblance之外. 这使我们能够在更新期间提前中止. 在选择并进入空闲状态之前, 触发CPU空闲线程中的统计数据更新, 而不是踢一个正常的ILB来唤醒已经处于空闲状态的CPU. | v2 ☑ 5.10-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1361676) |
此外 update_blocked_averages 也是内核调度器一个非常耗时的操作.
最早的时候, update_blocked_averages 是一个非常严重的性能瓶颈, [OOM and High CPU utilization in update_blocked_averages because of too many cfs_rqs in rq->leaf_cfs_rq_list](https://bugs.launchpad.net/ubuntu/+source/linux/+bug/1747896). 原因在于 rq->leaf_cfs_rq_list 是当前 CPU 上所有处于活动状态的 cfs_rq 的有序队列, update_blocked_averages 大多数 cgroup 中启用 CPU 控制器的系统中的负载均衡路径中, CPU消耗较少, 调度延迟增加. 特别是在临时创建了多个 cgroup 分组(称为 cgroup 泄漏) 的特殊情况下, 这会导致内核在运行 update_blocked_average() 耗时过程, 每次运行都要花费数毫秒. perf top 查看, update_blocked_averages 函数的热点占比甚至达到 30% 左右.
为此主线体现了解决思路, 通过删除空的和完全衰减的 cfs_rq 来减低遍历的层次和开销.
* 在 update_blocked_averages 中如果发现当前 CFS_RQ 是 decayed 的, 则直接将其移出
* 由于在遍历的过程中, 可能会遇到删除链表的情况, 因此 for_each 需要使用 safe 接口.
修复补丁 4.13-rc1 合入主线, [sched/fair: Fix O(nr_cgroups) in load balance path](https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=a9e7f6544b9cebdae54d29f87a7ba2a83c0471b5).
但是后来 4.19 测试过程中触发了一个调度的 BUG. 修复补丁发到社区 [sched: fix infinity loop in update_blocked_averages](https://lkml.org/lkml/2018/12/26/541), 但是补丁的修改只是规避了问题, 并没有解决问题. Linus Torvalds 本着让大家好好过圣诞的心情, 直接回退了引起问题的优化补丁 [sched/fair: Fix infinite loop in update_blocked_averages() by reverting a9e7f6544b9c](https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=c40f7d74c741a907cfaeb73a7697081881c497d0).
| 时间 | 作者 | 特性 | 描述 | 是否合入主线 | 链接 |
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| 2017/04/24 | Tejun Heo | [sched/fair: Fix O(nr_cgroups) in load balance path](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/783385) | 优化 update_blocked_averages 的负载 | | v1 ☑ 4.13-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/783385) |
| 2019/02/06 | Vincent Guittot | [sched/fair: Fix O(nr_cgroups) in load balance path]()](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1039223) | 优化 update_blocked_averages 的负载 | v1 ☑ 5.1-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1039223) |
| 2017/12/18 | 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 ☐ | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1383963) |
# 1.6 pick_next_task
@@ -726,7 +746,7 @@ Vincent Guittot 深耕与解决 load_balance 各种疑难杂症和不均衡状
在前不久, 一个新的 patch 被提交到 Linux 内核开发邮件列表, 这个问题也许有了新的眉目, 到时再来更新此小节．可阅读此文章: [Steps toward power-aware scheduling [LWN.net]](https://lwn.net/Articles/655479/)
在前不久, 一个新的 patch 被提交到 Linux 内核开发邮件列表, 这个问题也许有了新的眉目, 到时再来更新此小节．可阅读此文章: [Steps toward power-aware scheduling [LWN.net](https://lwn.net/Articles/655479/)
## 1.7.1 小任务封包
@@ -785,11 +805,14 @@ ARM 的 Morten Rasmussen 一直致力于ANDROID 调度器优化的:
| 时间 | 作者 | 特性 | 描述 | 是否合入主线 | 链接 |
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| 2016/10/14 | Vincent Guittot | [sched: Clean-ups and asymmetric cpu capacity support](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/725608) | 调度程序目前在非对称计算能力的系统上没有做太多的工作来提高性能(读ARM big.LITTLE). 本系列主要通过对任务唤醒路径进行一些调整来改善这种情况，这些调整主要考虑唤醒时的计算容量，而不仅仅考虑cpu对这些系统是否空闲. 在部分使用的场景中，这为我们提供了一致的、可能更高的吞吐量. SMP的行为和性能应该是不受影响. <br>注意这组补丁是分批合入的 | v1 ☑ 4.10-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/725608) |
| 2016/10/14 | Vincent Guittot | [sched: Clean-ups and asymmetric cpu capacity support](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/725608) | 调度程序目前在非对称计算能力的系统上没有做太多的工作来提高性能(读ARM big.LITTLE). 本系列主要通过对任务唤醒路径进行一些调整来改善这种情况, 这些调整主要考虑唤醒时的计算容量, 而不仅仅考虑cpu对这些系统是否空闲. 在部分使用的场景中, 这为我们提供了一致的、可能更高的吞吐量. SMP的行为和性能应该是不受影响. <br>注意这组补丁是分批合入的 | v1 ☑ 4.10-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/725608) |
| 2018/03/15 | Morten Rasmussen | [sched/fair: Migrate 'misfit' tasks on asymmetric capacity systems](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/933989) | 异构 CPU 上 wakeup 路径倾向于使用 prev CPU | v1 ☑ 4.20-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/933989) |
| 2018/12/03 | Quentin Perret | [Energy Aware Scheduling](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1020432) | 能效感知的调度器 EAS | v10 ☑ 5.0-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1020432) |
| 2020/02/06 | Vincent Guittot | [sched/fair: Capacity aware wakeup rework](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1190300) | 异构 CPU 上 wakeup 路径优化 | v4 ☑ 5.7-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1190300) |
| 2020/05/20 | Dietmar Eggemann | [Capacity awareness for SCHED_DEADLINE](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1245028) | DEADLINE 感知 Capacity | v3 ☐ 5.9-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1245028) |
| 2020/12/19 | Vincent Guittot | [sched/fair: prefer prev cpu in asymmetric wakeup path](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1329119) | 异构 CPU 上 wakeup 路径倾向于使用 prev CPU | v1 ☑ 5.10-rc4 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1308748) |
| 2021/03/11 | Valentin Schneider | [sched/fair: misfit task load-balance tweaks](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1393531) | 优化 misfit task 的一些逻辑 | v3 ☐ 5.10-rc4 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1393531) |
| 2019/08/22 | Patrick Bellasi | [Add utilization clamping support (CGroups API)](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1118345) | TASK util clamp(Android schedtune 的主线替代方案) | v14 ☑ 5.4-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1118345) |
## 1.7.5 基于调度器的调频
@@ -838,6 +861,12 @@ CPUFreq 驱动是处理和平台相关的逻辑, Governor 中实现了具体的
可抢占性, 对一个系统的调度延时具有重要意义. 2.6 之前, 一个进程进入内核态后, 别的进程无法抢占, 只能等其完成或退出内核态时才能抢占, 这带来严重的延时问题, 2.6 开始支持内核态抢占.
| 时间 | 作者 | 特性 | 描述 | 是否合入主线 | 链接 |
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| 2021/01/18 | Frederic Weisbecker & Peter Zijlstra 等 | [preempt: Tune preemption flavour on boot v4](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1366962) | 增加了 PREEMPT_DYNAMIC 配置选项, 允许内核启动阶段选择使用哪种抢占模式(none, voluntary, full) 等, 同时支持 debugfs 中提供开关, 在系统运行过程中动态的修改这个配置. | RFC v4 ☑ 5.12-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1366962) |
## 1.8.2 NO_HZ
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@@ -845,10 +874,13 @@ CPUFreq 驱动是处理和平台相关的逻辑, Governor 中实现了具体的
## 1.8.3 task/CPU 隔离
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| 时间 | 特性 | 描述 | 是否合入主线 | 链接 |
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| 2020/11/23 | [support "task_isolation" mode](https://lwn.net/Articles/816298) | NO_HZ_FULL 的进一步优化, 进一步降低 tick 等对隔离核的影响 | v5 ☐ | [2016 Chris Metcalf v16](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/847460)<br>*-*-*-*-*-*-*-* <br>Alex Belits 2020 [LWN](https://lwn.net/Articles/813804), [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1344134), [lkml](https://lkml.org/lkml/2020/11/23/1380) |
| 时间 | 作者 | 特性 | 描述 | 是否合入主线 | 链接 |
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| 2017/11/27 | Frederic Weisbecker | [housekeeping: Move housekeeping related code to its own file](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/845141) | housekeepin 的代码目前与 nohz 绑定在了一起. 先把他们拆分出来, 后期计划将两个功能拆开 | v1☑ 4.15-rc4 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/845141) |
| 2017/12/14 | Frederic Weisbecker | [sched/isolation: Make NO_HZ_FULL select CPU_ISOLATION](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/863225) | 增加 cpu_capacity 的跟踪点 | v1☑ 4.15-rc4 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/863225) |
| 2018/02/21 | Frederic Weisbecker | [isolation: 1Hz residual tick offloading v7](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/888860) | 当CPU在full dynticks模式下运行时, 一个1Hz的滴答保持, 以保持调度器的统计状态活着. 然而, 对于那些根本无法忍受任何中断或想要最小化中断的裸金属任务来说, 这种残留的滴答是一种负担. 这组补丁将这个 1HZ 的 TICK 也从 CPU 上卸载掉. | v7 ☐ | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/888860) |
| 2020/11/23 | Alex Belits | [support "task_isolation" mode](https://lwn.net/Articles/816298) | NO_HZ_FULL 的进一步优化, 进一步降低 tick 等对隔离核的影响 | v5 ☐ | [2016 Chris Metcalf v16](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/847460)<br>*-*-*-*-*-*-*-* <br>Alex Belits 2020 [LWN](https://lwn.net/Articles/813804), [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1344134), [lkml](https://lkml.org/lkml/2020/11/23/1380) |
| 2020/12/27 | Frederic Weisbecker | [context_tracking: Flatter archs not using exception_enter/exit() v2](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1327311) | 为了能够在运行时打开/关闭 nohz_full 所做的准备, 需要 arch 放弃在任务堆栈上保存上下文跟踪状态, 因为这将迫使上下文跟踪在整个系统范围内运行, 即使是在没有启用 nohz_full 的 CPU 上 | v2 ☑ 5.11-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1327311) |
* 隔离 IRQD_AFFINITY_MANAGED 的中断
@@ -907,7 +939,9 @@ Linux 内核会将大量(并且在不断增加中)工作放置在内核线程中
要回答这个问题, 不仅需要判断这个线程相对于所有其他实时线程是否更加重要, 还要跟用户态的实时进程比较谁更重要. 这是一个很难回答的问题, 更何况在不同的系统和工作模式下这个答案很有可能还会各不相同.
所以无非两种可能性
* 一般来说, 内核开发人员也就是看心情直接随便选一个实时优先级;
* 另外一种情况, 内核开发人员觉得自己的线程是那么的重要, 因此给他一个比较高的实时优先级;
最近大神 Peter Zijlstra 又看到有内核开发者随便给内核线程设置优先级, 终于看不下去了, 指责这种把内核线程放入SCHED_FIFO的做法毫无意义:
@@ -929,6 +963,11 @@ Linux 内核会将大量(并且在不断增加中)工作放置在内核线程中
这个特性最终在 5.9-rc1 的时候合入主线.
| 时间 | 作者 | 特性 | 描述 | 是否合入主线 | 链接 |
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| 2020/09/17 | Peter Zijlstra | [sched: Remove FIFO priorities from modules](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1229354) | 显示驱动中 RT/FIFO 线程的优先级设定 | v1 ☑ 5.9-rc1 | [PatchWork](https://lwn.net/Articles/1307272) |
| 2020/09/17 | Dietmar Eggemann | [sched: Task priority related cleanups](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1372514) | 清理了优先级设置过程中一些老旧的接口. | v1 ☐ 5.12-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1372514) |
## 1.8.6 Migrate disable support && kmap_local
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@@ -937,7 +976,6 @@ Linux 内核会将大量(并且在不断增加中)工作放置在内核线程中
32 位的 linux 系统中可以使用 kmap 来映射高端内存, kmap() 函数本身, 会将一个 page 映射到内核的地址空间, 然后返回一个指针, 接下来就可以用这个指针来访问 page 的内容了. 不过, 用这种方式创建的映射开销是很大的. 它们会占用地址空间, 而且关于这个映射关系的改动必须要传播给系统的所有 CPU, 这个操作开销很大. 如果一个映射需要持续使用比较长的时间, 那么这项工作是必要的, 但是内核中的大部分 high memory 映射都是作为一个临时使用的映射, 短暂存在的, 并且只在一个地方来使用. 这种情况下, kmap()的开销中大部分都被浪费了.
因此, 人们加入了 kmap_atomic() API 作为避免这种开销的方法. 它也能做到将一个 high memory 的 page 映射到内核的地址空间中, 但是有一些不同. 它会从若干个 address slot 中挑一个进行映射, 而且这个映射只在创建它的 CPU 上有效. 这种设计意味着持有这种映射的代码必须在原子上下文中运行(因此叫 kmap_atomic()). 如果这部分代码休眠了, 或被移到另一个 CPU 上, 就肯定会出现混乱或者数据损坏了. 因此, 只要某一段在内核空间中运行的代码创建了一个 atomic mapping, 它就不能再被抢占或迁移, 也不允许睡眠, 直到所有的 atomic mapping 被释放. 为了支持这种功能, 内核需要提供 Migrate disable support. 在一些必要的路径上, 禁止进程进行迁移.
@@ -960,11 +998,17 @@ Linux 内核会将大量(并且在不断增加中)工作放置在内核线程中
# 1.9 调试信息
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## 1.9.1 统计信息
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阿里的王贇 [sched/numa: introduce numa locality](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1190383) 提供了 per-cgroup 的 NUMASTAT 功能, 发到了 2020/02/07 v8, 但是最终还是没能合入主线.
| 时间 | 作者 | 特性 | 描述 | 是否合入主线 | 链接 |
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| 2020/02/07 | 王贇 | [sched/numa: introduce numa locality](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1190383) | per-cgroup 的 NUMASTAT 功能 | [PatchWork v8](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1190383) |
| 2021/03/27 | Yafang Shao | [sched: support schedstats for RT sched class](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1403138) | 我们希望使用 schedstats 工具测量生产环境中 RT 任务的延迟, 但目前只支持公平调度类的 schedstats. 将 sched_statistics 修改为独立于 task_struct 或 task_group 的调度统计数据, 从而完成了 RT 的 schedstats 支持 | [PatchWork v2](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1403138) |
## 1.9.2 tracepoint
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@@ -975,14 +1019,19 @@ Linux 内核会将大量(并且在不断增加中)工作放置在内核线程中
| 时间 | 作者 |特性 | 描述 | 是否合入主线 | 链接 |
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| 2017/03/28 | Dietmar Eggemann | [CFS load tracking trace events](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/774154) | 增加 PELT 的跟踪点 | v1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/774154) |
| 2018/12/14 | Benjamin | [sched/debug: Add tracepoint for RT throttling](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1024902) | RT throttle 的 tracepoint | v1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1024902) |
| 2019/06/04 | | [sched: Add new tracepoints required for EAS testing](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1296761) | 增加 PELT 的跟踪点 | v3, 5.3-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1296761) |
| 2020/06/19 | | [Sched: Add a tracepoint to track rq->nr_running](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1258690) | 增加 nr_running 的跟踪点 | v1, 5.9-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1258690)<br>*-*-*-*-*-*-*-* <br>[FixPatch](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1284621) |
| 2020/08/28 | | [sched/debug: Add new tracepoint to track cpu_capacity](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1296761) | 增加 cpu_capacity 的跟踪点 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1296761) |
| 2017/03/28 | Dietmar Eggemann | [CFS load tracking trace events](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/774154) | 增加 PELT 的跟踪点 | v1 ☐ | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/774154) |
| 2018/12/14 | Benjamin | [sched/debug: Add tracepoint for RT throttling](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1024902) | RT throttle 的 tracepoint | v1 ☐ | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1024902) |
| 2019/06/04 | | [sched: Add new tracepoints required for EAS testing](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1296761) | 增加 PELT 的跟踪点 | v3 ☑ 5.3-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1296761) |
| 2020/06/19 | | [Sched: Add a tracepoint to track rq->nr_running](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1258690) | 增加 nr_running 的跟踪点 | v1 ☑ 5.9-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1258690)<br>*-*-*-*-*-*-*-* <br>[FixPatch](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1284621) |
| 2020/08/28 | | [sched/debug: Add new tracepoint to track cpu_capacity](https://lore.kernel.org/patchwork/patch/1296761) | 增加 cpu_capacity 的跟踪点 | v1 ☐ | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1296761) |
## 1.9.3 debug 接口
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| 时间 | 作者 | 特性 | 描述 | 是否合入主线 | 链接 |
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| 2021/01/06 | Vincent Guittot | [sched: Remove per rq load array](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1079333) | 自 LB_BIAS 被禁用之后, 调度器只使用 rq->cpu_load[0] 作为cpu负载值, 因此 cpu_load 这个数组的其他之其实没意义了, 直接去掉了. 注意这对 load_balance 的调优是有一定影响的, 之前 sched_domain 中可以通过 sysctl 接口修改比较负载使用的 index, 这些 index 对应的 cpu_load 数组的下标. 干掉了这个数组, 那么这些 sysctl 也就没必要了 | v2 ☑ 5.10-rc1 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1079333) |
| 2021/03/26 | Peter Zijlstra | [sched: Clean up SCHED_DEBUG](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1402660) | 目前内核有 sysctl, procfs 和 debugfs SCHED_DEBUG 接口, 比较混乱, 将所有接口信息都转移到 debugfs 中 | [PatchWork](https://lore.kernel.org/patchwork/cover/1402660) |