linux-kernel mailing list
Peter Zijlstra wrote:
> On Fri, Aug 23, 2013 at 10:53:02AM +0200, Martin Mokrejs wrote:匿名用户不能发表回复！|
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The owner of this website (lkml.org) has banned your access based on your browser's signature (3a4dba59630d6bce-ua98).Linux上调度策略为SCHED_FIFO的实时进程是根据优先级抢占运行的。当没有更高优先级的实时进程抢占，而此进程又由于bug等原因长时间运行，不调度其它进程，系统就会出现无响应。这里要分析的RT
throttling就是针对此种情况的，它通过限制每个单位时间内分配给实时进程的CPU运行时间，来防止上述情况的出现。
标准的设置是1s的时间内，实时进程的运行时间是950ms，其余的50ms时间给normal进程使用。
sched_rt_period_us值为1000000us=1s，表示单位时间为1s
sched_rt_runtime_us值为950000us=0.95s，表示实时进程的运行时间为0.95s。
这两个接口的实现代码如下：
Kernel/sysctl.c的kern_table片段
& & .procname = &sched_rt_period_us&,
& & .data&&
= &sysctl_sched_rt_period,
& & .maxlen&&
= sizeof(unsigned int),
& & .mode&&
& & .proc_handler = sched_rt_handler,
& & .procname = &sched_rt_runtime_us&,
& & .data&&
= &sysctl_sched_rt_runtime, & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &&
& & .maxlen&&
= sizeof(int),
& & .mode&&
& & .proc_handler = sched_rt_handler,
sched_rt_period_us接口设置的是sysctl_sched_rt_period变量，sched_rt_runtime_us接口设置的是sysctl_sched_rt_runtime变量。读写的实现都是通过sched_rt_handler函数，这里就不具体分析了。
我们知道了如何设置RT throttling，那么它是如何工作的呢？在实时进程的运行时间超出设定的阈值是如何处理的？
static void update_curr_rt(struct&rq&*rq)
& &&if&(curr-&sched_class != &
rt_sched_class)
&/*判断当前进程调度类*/
&& & & &return;
& &&/*运行队列现在的时间与当前进程开始运行时间之差*&*/
& &&delta_exec
= rq_clock_task(rq)
- &curr-&se.exec_start
& &&curr-&se.sum_exec_runtime += &delta_exec; &/*更新进程的真实运行时间*/
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &&
& &&curr-&se.exec_start = &rq_clock_task(rq);
rt_bandwidth_enabled())&&/*判断RT throttling是否开启*/
&& & & &return;
& &&for_each_sched_rt_entity(rt_se) {
&/*/*遍历此实时进程的调度单元*/*/
& & & &&struct&rt_rq
rt_rq_of_se(rt_se);
& & & &&if&(sched_rt_runtime(rt_rq)
!= &RUNTIME_INF)&{
& & & & & &&rt_rq-&rt_time += &delta_exec;
& & & & & & /*rt_rq的运行时间是否超过了分配给它的时间片*/ &&
& & & & & &&if&(sched_rt_runtime_exceeded(rt_rq))
& & & & & & & &&resched_task(curr);
& & & & & &&} &
& & & &&} &
update_curr_rt函数用来更新当前实时进程的运行时间统计值，如果当前进程不是实时进程，即调度类不为rt_sched_class，则直接返回。
delta_exec值为此运行队列的当前时间与此进程开始运行时间之差，也即是此进程此次调度运行的时长。然后更新进程的真实运行时间和开始运行时间。
rt_bandwidth_enabled函数判断sysctl_sched_rt_runtime变量值是否大于0，如果此变量值设置为RUNTIME_INF(很大的负数)，就关掉了RT
throttling功能，这里就会直接返回。
然后遍历此实时进程的调度实体，找到相应的就绪队列，更新运行时间后，通过sched_rt_runtime_exceeded函数判断是否此实时进程是否超过了分配给它的时间片。
sched_rt_runtime_exceeded代码片段：
& & u64 runtime&=
sched_rt_runtime(rt_rq);&&&/*获取当前队列的最大运行时间*/&&
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & if&(rt_rq-&rt_throttled
) &&&/*当前队列的实时调度受到限制*/&&&&
&& & & &return&rt_rq_throttled(rt_rq);
& &&/*当前队列的最大运行时间大于当前队列的调度周期时间*/
& &&if&(runtime
&= sched_rt_period(rt_rq))&&
&& & & &return&0;
& &&balance_runtime(rt_rq);
&& &runtime
= sched_rt_runtime(rt_rq);
&&/*重新获取当前队列的最大运行时间*/
&& &if&(runtime
== RUNTIME_INF)
&/*关闭了RT throttling*/
&& & & &return&0;
runtime值为当前队列的最大运行时间rt_runtime。rt_throttled字段表示当前队列的实时调度是否受到限制，如果受到限制了，就直接返回1，在update_curr_rt函数中就会调用resched_task函数执行进程切换，让出cpu。
如果当前队列的最大运行时间大于当前队列的调度周期时间，则返回0，这样此运行队列上的任务还能够继续运行。
balance_runtime函数在RT_RUNTIME_SHARE特性使能的情况下，如果当前队列的运行时间超过了最大运行时间，则可以从其他cpu上借用时间。具体代码这里先不分析，后面分析。
重新获取当前队列的最大运行时间runtime，如果值等于RUNTIME_INF说明关闭了RT
throttling，则直接返回0。
sched_rt_runtime_exceeded代码片段：
& &&if&(rt_rq-&rt_time & &runtime)
{ &/*累计运行时间大于最大运行时间*/ & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &&
&& & & &struct&rt_bandwidth *rt_b&=
sched_rt_bandwidth(rt_rq);
& & & &&if&(likely(rt_b-&rt_runtime
& & & & & &&rt_rq-&rt_throttled = &1;
& & & & & &&printk_deferred_once(&sched: RT throttling activated\n&);
& & & & } else&{
& & & & & &&rt_rq-&rt_time = &0;
& & & &&} &
& & & &&if&(rt_rq_throttled(rt_rq))&{
&/*检查队列的实时调度是否受到限制*/
& & & & & &&sched_rt_rq_dequeue(rt_rq);
&/*将调度实体从实时运行队列中删除*/
& & & & & &&return&1;
& & & &&} &
如果累计运行时间大于最大运行时间，就会执行上面的代码片段。rt_b为运行队列rt_rq的进程组带宽控制结构体指针，如果rt_runtime即此进程组的任务运行时间额度值有效，则设置rt_throttled为1，表明此队列的实时调度受到限制，并打印出“sched:
RT throttling activated”信息。接着检查队列的实时调度如果受到限制，则返回1，在update_curr_rt函数中让出cpu。
在前面讲到balance_runtime在当前队列运行时间超过最大运行时间后，可以从其他cpu上借用时间，下面具体分析代码看下是如何实现的。
static int balance_runtime(struct&rt_rq&*rt_rq)
sched_feat(RT_RUNTIME_SHARE))&&&/*RT_RUNTIME_SHARE支持多个cpu间的rt_runtime共享*/
& & & & & & & & & &&
& & & &&return&more;
& &&if&(rt_rq-&rt_time & &rt_rq-&rt_runtime
& & & &&raw_spin_unlock(&rt_rq-&rt_runtime_lock
& & & &&more =
do_balance_runtime(rt_rq);
& & & &&raw_spin_lock(&rt_rq-&rt_runtime_lock
RT_RUNTIME_SHARE默认是使能的(见kernel/sched/features.h文件)
SCHED_FEAT(RT_RUNTIME_SHARE, true)
它表示支持多个cpu间的rt_runtime共享。如果不支持的话，就直接返回。
如果当前队列的累计运行时间大于最大运行时间，则调用do_balance_runtime函数。
do_balance_runtime函数代码：
& & struct&rt_bandwidth *rt_b&=
sched_rt_bandwidth(rt_rq);
& & struct&root_domain *rd&=
rq_of_rt_rq(rt_rq)-&rd
& &&weight
= cpumask_weight(rd-&span
& & rt_period =
ktime_to_ns(rt_b-&rt_period
); &/*任务组一个控制周期的时间*/ & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & &
& & for_each_cpu(i,
&& & & &/*找到在另一个cpu上运行的同一任务组的运行队列*/
&& & & &struct&rt_rq&*iter&=
sched_rt_period_rt_rq(rt_b,
&& & & &if&(iter
&/*同一运行队列则跳过*/
& & & & & &&continue;
& & & &&if&(iter-&rt_runtime == &RUNTIME_INF)
&/*RT throttling关闭，不允许借用时间*/
& & & & & &&goto&
& & & &&diff =
iter-&rt_runtime -
iter-&rt_time
; &/*最大能够借用时间*/
& & & &&if&(diff
& & & & & &&diff =
div_u64((u64)diff,
& & & & & &&if&(rt_rq-&rt_runtime + &diff
& rt_period)
& & & & & & & &&diff =
rt_period - &rt_rq-&rt_runtime
; &/*修正后可借用*/
& & & & & & iter-&rt_runtime -=
& & & & & & rt_rq-&rt_runtime +=
& & & & & &&more =
& & & & & &&if&(rt_rq-&rt_runtime ==
rt_period) {
/*满足条件退出，否则继续从其他cpu借用*/
& & & & & & & &&break;
& & & &&} &
rd-&span表示此调度域的rq可运行的cpu的一个mask，这里会遍历此mask上的cpu，如果对应的cpu的rq和当前的rq是同一运行队列，则直接跳过；如果对应的cpu的rq已关闭RT
throttling功能，则不允许借用时间。内核中关于这块代码的注释是：
Either all rqs have inf runtime and there's nothing to steal or __disable_runtime() below sets a specific rq to inf to indicate its been disabled and disalow stealing.
大概意思是如果所有的运行队列都设置为RUNTIME_INF即关闭了RT throttling功能，则没有时间可以借用。或者某个指定的运行队列调用__disable_runtime()函数，则不允许别的借用自己的时间。
diff是iter运行队列最大能够借用的时间，后面经过修正后，将diff加入到rt_rq的最大可运行时间上。如果新的最大可运行时间等于此任务组的控制周期的时间，则不需要接着再从其他的CPU上借用时间，就直接break退出。
实时进程所在的cpu占用超时，可以向其他的CPU借用，将其他CPU的时间借用过来，这样此实时进程所在的CPU占有率达到100%，这样做的目的是为了避免实时进程由于缺少CPU时间而向其他的CPU迁移，减少不必要的迁移成本。此cpu上为绑定核的普通进程可以迁移到其他cpu上，这样就会得到调度。但是如果此CPU上有进程绑定核了，那么就只有在这里饿死了。
本文已收录于以下专栏：
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