LWN: OSPM会议上讨论SCHED_DEADLINE和SCHED_RT的路线图

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The future of SCHED_DEADLINE and SCHED_RT for capacity-constrained and asymmetric-capacity systems

July 10, 2019

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OSPM

译者注：OSPM是刚刚结束的第三届Operating-System-Directed Power-Management summit会议。近期LWN发布了一部分会议议题的讨论。本文正是其中一篇。

Kernel已经有了一个调度策略名为SCHED_DEADLINE，专门用于每个任务都需要在给定的时间期限（deadline）之内来完成的这种实时调度场景。不过，可惜的是SCHED_DEADLINE目前对CPU能力的抽象还太简化，完全没有考虑动态变压变频（DVFS），并发多线程处理（SMT），非对称的CPU能力（例如ARM big.LITTLE），以及各种性能限制策略（例如温度过高时需要限制CPU性能）。

特别是如果要在一个有性能限制策略的系统上执行deadline tasks（需要在给定时间期限内完成的Task）的话，就非常需要理解清楚SCHED_DEADLINE具体能提供什么样的保证。在此次会议中有关于各种方案（weak, hard, or mixed guarantees）的优劣对比。会议上有很多种不同观点，大家最终也没有达成一致，会需要在今年不久之后将会召开的Linux Plumbers Conference上继续探讨。

对移动设备来说，今后因为温度控制等原因进行性能限制会更加平常，因此在这种情况下如何保证性能，会是越来越重要的话题。要提供硬实时保证基本上是不可能的，因为芯片的行为受环境影响很大（例如天气太热）。对目前方案的主要反对观点在于所保证的带宽有点过于保守了。因此SCHED_DEADLINE针对那些需要高带宽的使用场景就可能没法预留足够带宽，哪怕这个task可以允许预留带宽偶尔被占用也不行。

后来这个话题又转移到讨论“tunable granted capacity”的概念（这个概念其实永远都是受限于合理的工作条件前提下的）以及一个最大的“best-effort capacity”。这样模型就能让SCHED_DEADLINE把各个task分为两类不同的服务对象，这样就能知道哪些task会更无法忍受CPU资源减少之后导致的错过deadline。不过这种方案会让kernel里的admission-control policy更加复杂。还有一种可能的策略就是让kernel内部admission control尽量简单，但是在user space增加一些特权用户可以使用的、更加高级的admission-control policy。

此外在现代的移动平台上对SCHED_DEADLINE还有多个方面的改善。Luca Abeni提供的"Capacity awareness for SCHED_DEADLINE" RFC patch set能够对非对称CPU能力的场景下提供基本功能。还有一些需要更长周期完成的工作，例如探索是否可能让在做admission control判断的时候能根据硬件或者固件所能提供的性能指标来决策，还有引入energy-aware task在deadline scheduler里的支持。

关于realtime scheduling class (SCHED_RT)，在移动设备上使用的话也有一些问题。Linux mainline代码里会缺省把RT任务放在拥有最多空闲计算能力的CPU上去执行，这个方案有些太极端，有点浪费。SCHED_RT也假设CPU的计算能力全部都是对称的，此外它还不会参考当前running或者runnable的CFS进程情况来做决策。

SCHED_RT也就跟SCHED_DEADLINE一样，需要做一些改进才能在现代移动平台上更加实用。已经合入了一个utilization clamping patch set（会包含在Linux 5.3），它可以采用per-task, per-task-group或者系统全局的performance上限限制来对各个CPU的频率进行更细粒度的决策。此外还有一些其他改进，例如让SCHED_RT能在非对称的CPU能力的系统上，根据每个CPU的计算能力来预测可以获得的性能提升，又或者让SCHED_RT也和CFS task能互相考虑，从而实现更好的调度策略。

全文完

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