OpenHarmony标准系统内核学习【2】CPU轻量级隔离特性

时间：2023-02-03 16:06:30

(目录)

CPU轻量级隔离特性

基本概念

  • CPU轻量级隔离特性提供了根据系统负载和用户配置来选择合适的CPU进行动态隔离的能力。
    • 内核会将被隔离CPU上的任务和中断迁移到其他合适的CPU上执行
    • 被隔离的CPU会进入ilde状态，以此来达到功耗优化的目标。同时提供用户态的配置和查询接口来实现更好的系统调优。

ilde状态： 现代处理器通常能够进入这样的状态——程序的执行被暂停，而且属于它的指令不从内存中提取或执行。 参考文档：https://www.kernel.org/doc/html/v5.10/admin-guide/pm/cpuidle.html

配置指导

使能CPU轻量级隔离特性

  • 启用CPU轻量级隔离，需要通过编译内核时打开相应的配置项及依赖，相关CONFIG如下： rk3568芯片组件config：kernel/linux/config/linux-5.10/arch/arm64/configs/rk3568_standard_defconfig
CONFIG_CPU_ISOLATION_OPT=y
CONFIG_SCHED_CORE_CTRL=y
# 另有部分CONFIG被依赖
CONFIG_SMP=y
CONFIG_SCHED_WALT=y

引入动态核隔离的内核基础设施以及对应的用户态接口

  • CPU轻量级隔离特性与kernel_linux_5.10引入动态核隔离的内核基础设施以及对应的用户态接口相关。

  • 支持隔离核场景和解除隔离核场景。

    • 隔离核：内核根据接口配置值对隔离核上非绑定在本核上的任务进行迁移，放到affinity中其它隔离核上执行。
    • 解除隔离核：内核根据接口配置值以及系统负载解除核隔离，任务可以在该核上执行。

  • 合入的相关issues如下：https://gitee.com/openharmony/kernel_linux_5.10/issues/I4SRVK?from=project-issue

    • 合入的内核部分代码如下：https://gitee.com/openharmony/kernel_linux_5.10/pulls/54/files 涉及文件如下 OpenHarmony标准系统内核学习【2】CPU轻量级隔离特性

相关接口

CPU轻量级隔离提供了一些接口用于控制CPU隔离核的个数以及记录当前状态，支持以CPU cluster层级进行配置，这些接口位于每个CPU cluster的首个CPU设备信息目录中，如/sys/devices/system/cpu/cpu0/core_ctl OpenHarmony标准系统内核学习【2】CPU轻量级隔离特性

OpenHarmony标准系统内核学习【2】CPU轻量级隔离特性

功能分类 接口名 描述
控制接口 enable 功能开关，1表示开启，0表示关闭
min_cpus 设置活跃（未隔离）CPU最小核数
max_cpus 设置活跃（未隔离）CPU最大核数，其中最大值为CPU cluster包含的CPU个数
状态接口 active_cpus 显示CPU cluster最终计算需要的CPU核数
need_cpus 显示当前需要解隔离的CPU核数
global_state 记录系统所有CPU cluster的状态信息，包含CPU 隔离状态，online状态以及负载信息等。

使用CPU轻量级隔离接口

使用hdc_std工具进入rk3568开发板终端，RK3568 CPU为四核A55

  • 查看CPU轻量级隔离功能开关状态
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/core_ctl/enable

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  • 开关CPU轻量级隔离功能
echo 0 > /sys/devices/system/cpu/cpu0/core_ctl/enable
echo 1 > /sys/devices/system/cpu/cpu0/core_ctl/enable

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  • 设置活跃CPU最小核数和最大核数
echo 0 > /sys/devices/system/cpu/cpu0/core_ctl/min_cpus
echo 4 > /sys/devices/system/cpu/cpu0/core_ctl/max_cpus

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  • 显示当前已经动态隔离的CPU核
cat /sys/devices/system/cpu/core_ctl_isolated

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  • 显示当前未隔离和CPU cluster最终计算需要的CPU核数
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/core_ctl/active_cpus	
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/core_ctl/need_cpus

OpenHarmony标准系统内核学习【2】CPU轻量级隔离特性

  • 显示系统记录的所有CPU cluster的状态信息
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/core_ctl/global_state

OpenHarmony标准系统内核支持的其它特性

OpenHarmony标准系统内核支持统计各个进程的dma-buf占用

  • 数据收集：在dmabuf export的时候（创建时），记录exporter（申请者）的pid、进程名等信息。
  • 展示：新增以下两个内核节点用于展示，显示每个进程占用的dmabuf objects信息：包括dmabuf object的大小、对应inode、申请者、exp_name等所需信息。
    • /proc/process_dmabuf_info 与 /sys/kernel/debug/dma_buf/process_bufinfo 两个节点功能相同。

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OpenHarmony标准系统内核支持Blackbox

    • rk3568上DFX支持了Blackbox功能，大部分情况下，可以记录重启前最后时刻的内核日志，路径为/data/log/bbox
  • Blackbox的功能会在设备挂掉的时候保存现场，内核相关的config： OpenHarmony标准系统内核学习【2】CPU轻量级隔离特性

内核编译选项查看:zcat /proc/config.gz /proc/config.gz 就是标准系统内核配置文件，用 gzip 格式压缩过。 只有当内核配置 CONFIG_IKCONFIG 和 CONFIG_IKCONFIG_PROC 为 y，才会在 /proc 中出现 config.gz 文件。

  • 相关issues：https://gitee.com/openharmony/kernel_linux_config/issues/I4WRTR

trace目录

/sys/kernel/debug/tracing

cpuset与cpu热插拔解耦

https://gitee.com/openharmony/kernel_linux_5.10/issues/I4LKQ0?from=project-issue

# cd/ dev/cpuset
# ls
background              cpuset.memory_pressure_enabled
cgroup.clone_children   cpuset.memory_spread_page
cgroup.procs            cpuset.memory_spread_slab
cgroup.sane_behavior    cpuset.mems
cpuset.cpu_exclusive    cpuset.sched_load_balance
cpuset.cpus             cpuset.sched_relax_domain_level
cpuset.effective_cpus   foreground
cpuset.effective_mems   notify_on_release
cpuset.mem_exclusive    release_agent
cpuset.mem_hardwall     system-background
cpuset.memory_migrate   tasks
cpuset.memory_pressure  top-app
# cat cpuset.cpus
0-3

知识点附送

  • 查看系统支持的CPU核心与在线的核心数
cat /sys/devices/system/cpu/present
cat /sys/devices/system/cpu/online
  • 查看系统支持的CPU离线的状态
cat /sys/devices/system/cpu/offline
  • 查看系统支持的CPU在线的状态
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/online
  • 开关CPU核心
echo 1 > /sys/devices/system/cpu/cpu0/online
echo 1 > /sys/devices/system/cpu/cpu1/online
echo 0 > /sys/devices/system/cpu/cpu2/online
echo 0 > /sys/devices/system/cpu/cpu3/online
  • 查看CPU信息
cat /proc/cpuinfo
  • 查看计算机名
hostname
  • 查看内核/操作系统/CPU信息
uname -a
  • 查看网卡信息
dmesg | grep -i eth
  • cpu相关接口 OpenHarmony标准系统内核学习【2】CPU轻量级隔离特性 
# cd /sys/devices/system/cpu
# ls
core_ctl_isolated  cpu3     isolated    online    smt
cpu0               cpufreq  kernel_max  possible  uevent
cpu1               cpuidle  modalias    power     vulnerabilities
cpu2               hotplug  offline     present

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本文作者：离北况归

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