LWN：一个全新的完全不省电的cpuidle driver！

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The pseudo cpuidle driver

By Jonathan Corbet

May 21, 2020

OSPM

原文来自：https://lwn.net/Articles/820870/

主译：DeepL

cpuidle governor是用来决定CPU在没有事情需要做的时候应该进入哪个idle state，决定好了之后，cpuidle driver会将CPU实际变动到这个idle state。但是，在2020年的Linux内核峰会（OSPM）上，Abhishek Goel展示了一个新的cpuidle driver，它其实根本不会改变处理器的power state。这样的driver显然不会省电，但作为评估和调试cpuidle policy的工具，会很有价值。

Goel首先介绍说，他做这项工作，主要是跟high-latency idle state有关的一个性能问题。也就是说，更深的CPU sleep state会需要更多时间才能退出，从而让CPU恢复工作状态。一个GPU工作密集型的workload会产生许多许多中断，这些中断之间的时间间隔刚好会让cpuidle governor来选择了一些更深的idle state。随着workload的继续进行，这里导致的latency也会随着时间的推移而增加。有一个临时的解决方法，就是将这些idle state的target latency（预期会睡眠的时长）增加三到五倍，这样governor在选择是就会偏向于较浅的idle状态。这个方法可以解决这个问题，但 "并不优雅"。其他一些人会发现他们的workload行为不太正常了。

Rafael Wysocki插话说，建议使用pm_qos机制来代替，pm_qos就是为了解决这种延迟问题，他很想知道为什么它不够用。很明显，有一个问题是pm_qos会完全禁用掉那些较深的idle state，而实际上当出现很长的空闲时间时，还是应该允许进入这些较深的idle state的。Parth Shah 补充说，在 Power体系架构上，这一点更加重要，因为如果不进入这些更深的空闲状态，则几乎不会节省功耗。

Goel试图给cpuidle的核心代码提供一个debugfs接口，允许在runtime可以调整各种空闲状态的residency属性（即进出耗时等属性——译者注）。这样对于验证idle state很有用，但要把这些变化也能跟内核内部状态同步好，这是很麻烦的。改变这些属性也会导致CPU的idle history变化（distortion），从而导致各种奇怪的行为。他希望有一个更好的解决方案。

于是就引出了pseudo cpuidle driver（伪cpuidle驱动）。这是一个loadable module，允许用户创建自定义的空闲状态，并随心所欲地调整属性。这样做就避免了同步问题和history-distortion问题。该模块加载了一组参数，描述了idle state的数量，以及每个状态的target residency和exit latency参数。实际的 "idle states "实现其实是将CPU放入一个busy-wait loop，一直等到下一个唤醒事件发生，然后governor会再busy wait一小段时间来模拟exit latency消耗时间。

这种行为显然对于省电没有帮助，但它对评估特定策略对系统性能的影响很有用。可以用来调试governor行为，或者比较两个完全不同的governor的效果。他说，事实证明对CPU设计也很有用，设计者可以尝试各种idle state，看看它们的表现如何。

他总结说，未来可能还会像模拟基本的CPU状态一样来模拟core和chip级别的idle状态。他还计划在driver中加入一些tracing机制。

Wysocki指出了一个潜在问题。在真实的系统中，对硬件中断的响应会受处理器idle状态的exit latency而延迟。模拟这种延迟的唯一方法是在中断被禁用的情况下进行忙等待，但这样一来，中断（通常会唤醒系统）就会被完全错过。这种特定的硬件行为似乎无法用这种方式来模拟。话虽如此，但他同意这个driver看起来对研究cpuidle governor很有用，值得拥有。

在会议的最后，Juri Lelli问道，是否有什么性能跑分来比较这个driver与真实硬件的性能区别，Goel回答说目前还没有。

全文完

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