cpu_capacity、task_util、cpu_util计算方法

在进程调度中使用到了一些比较关键的参数，用来作为调度、cpu调频、EAS等关键功能的前提。并且在相关模块中经常交替出现，比较容易混淆，这里单独将这些参数拎出来，做个记录。

1.cpu_capacity

cpu_capacity是作为cpu算力的量化体现，代表着cpu性能的大小。数字越大，性能越高。
cpu的性能和cpu的运行频率是正相关的，频率越高，性能也越好。所以，在大cluster内cpu的max_capacity比小cluster内的cpu max_capacity更大。

计算公式有2个，一个是cpu最大的capacity：cpu_max_capacity；另一个是当前freq下的cpu capacity。如下：

static inline unsigned long capacity_of(int cpu) //cpu_capacity_orig基础上去掉rt、dl以及irq util后的capacity.
{　 //计算：(capacity_orig - rt_util - dl_util)*(capacity_orig - irq_util) / capacity_orig
    return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
}

//获取当前policy_max_freq下的capacity（可能被thermal影响而缩小）
static inline unsigned long capacity_orig_of(int cpu)　　
{
    return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
}

2. Task util

task util是用来表示一个task大小，它会占用cpu多少算力，或者说是给cpu造成多少负载的体现。task util的监控是通过WALT得到，所以公式中一些参数也与WALT的配置有关。

task util = demand *1024 / window_size //其中demand为WALT机制中sum_history数组得到的max(latest值，平均值)，window_size则是WALT机制中window的大小（默认为20ms）
　　　　 = (delta / window_size) * (cur_freq / max_freq) * cpu_max_capacity ---delta是task在一个window中运行的真实时间；cur_freq为cpu当前频率；max_freq为cpu最大频率；

特别地，打开了schedtune的boost之后，task util也会进行变化。公式如下：

boosted task util = task_util +（1024 - task_util）* boost_percent //boost_percent是schedtune中配置的boost百分比

获取task util代码：

static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
{
#ifdef CONFIG_SCHED_WALT
    return p->ravg.demand_scaled;
#endif
    return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
}

3. CPU util

cpu util则表示当前有多少工作量在该cpu上，是cpu负载的体现。也是通过WALT机制监控得到：cumulative_runnable_avg_scaled。

它是统计了当前一个WALT window中on_rq ==1的所有task util的总和

cpu util = ∑ task_util(x) //表示所有on_rq的task util总和

　　　  = ∑demand(x) * 1024 / window_size //∑demand(x) 表示cpu rq中所有runnable的task demand

获取cpu_util的代码：

static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
{
    struct cfs_rq *cfs_rq;
    unsigned int util;

#ifdef CONFIG_SCHED_WALT
    u64 walt_cpu_util = cpu_rq(cpu)->walt_stats.cumulative_runnable_avg_scaled; //cpu负载

    return min_t(unsigned long, walt_cpu_util, capacity_orig_of(cpu));
#endif

    cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
    util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);

    if (sched_feat(UTIL_EST))
        util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));

    return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
}

4. schedutil的调频的计算方法

         1.25 * cpuinfo.max_freq
f = ———————————————————————————————— * boosted_util
            cpu_max_capacity

         1.25 * cpuinfo.max_freq
  = ———————————————————————————————— * [util + (1024 - util) * boost_percent]，//boost_percent是schedtune配置的boost值
            cpu_max_capacity

其中util计算公式如下：

            prev_runnable_sum * (100 + sched_load_boost)
util = ———————————————————————————————————————————————————————, //prev_runnable_sum是WALT统计的值，window_size默认20ms
                    window_size >> 10 * 100

boost_percent是schedtune配置的boost值，对应文件/sys/fs/cgroup/stune/performance/schedtune.boost.