【DVFS】【 Governor】 【Interactive】【choose_freq()函数解析】

转自：https://blog.youkuaiyun.com/chongyang198999/article/details/49451587

一．choose_freq函数概述

在interative策略中，choose_freq函数用来选择一个合适的频率，使选频后系统的workload小于或等于target load. 其核心思想是：选取一个最小的频率，使在这个频率中的target load达到理想状态。

 

1. 影响选频的核心因素有两个：

1.两次统计时间内系统频率的平均频率loadadjfreq，
2.系统设定好的target load，在interative初始化的时候设定，tunables->target_loads = default_target_loads;

 

2. 先大概描述下两个核心因素的情况：

1）根据cpufreq_interactive_timer中对cpu当前负载的计算我们知道：

      Cur_load = loadadjfreq / cur_freq 

而在choose_freq函数中，计算target freq时:

      target_freq = loadadjfreq / t1

其中t1为系统设定好的target load，默认为90。

因此，综合上述两个式子，可以得到：

      Target_freq = cur_freq * (cur_load / target_load)  ;

也就是说，如果当前cpu负载大于90%，期望从频率表选择一个大于当前的频率，从而减少负载，如果负载小于90%，则期望从频率表选择一个频率以提高当前负载。

2）在interative初始化时，会为每个cpu频率设定一个理想的target load，以负载+频率的键值对方式，保存在cpufreq_interactive_tunables结构中的target_loads[]数组，ntarget_loads记录一共有多少个键值对。比如，我们可以以下面的方式，指定对应cpu频率下，理想的cpu负载。

Target_loads[] = {90, 800,  85 ,900,  95, 1000};

意思是，如果目标频率在区间[800, 900)之间，则理想cpu负载应在90%左右，如果当前目标频率在区间[900, 100)，理想负载在85%左右，从访问方式可以看出，数组中频率最好以递增方式安排。

freq_to_targetload中获取target load:

    for (i = 0; i < tunables->ntarget_loads - 1 &&

    freq >= tunables->target_loads[i+1]; i += 2)

;

ret = tunables->target_loads[i];

在interative中只设定为90，因此对于所有频段，target的cpu负载都是90%。

 

二．choose_freq程序流程

 

三．结合具体样例分析频率的选择

例1

假如当前频率为800Mz，target_load默认为90，且有如下频率表:

{800Mz,  900Mz,  1000Mz, 1100Mz}

当前负载为91，根据Target_freq = cur_freq * (cur_load / target_load)

    Target_freq = 800Mz * (91 / 90) = 808Mz.

根据cpufreq_frequency_table_target()传入参数，从频率表取出比target_freq大的最小频率，也就是900M。此时，freq > prevfreq，则fremin=prefreq，且freq不大于freqmax，因此会重新进入while循环。因为target_load默认值固定为90，因此第二次循环，从频率表取出来的频率不变，freq = prevfreq，循环结束，返回查找出来的900Mz。

 

例2

假如当前频率为1100Mz，target_load默认为90，有如下频率表:

{800Mz,  900Mz,  1000Mz, 1100Mz}

当前负载为82，根据Target_freq = cur_freq * (cur_load / target_load)

    Target_freq = 1100Mz * (82 / 90) = 1002Mz.

从频率表选择比target_freq(1002Mz)大的最小频率，也就是1100Mz。同理，最后返回1100Mz。

 

由此可见，如果当前负载超过90，且频率不是最大值，很容易升频，而当负载为81时，才可能降频(仅限于前面两个例子)，可能为了性能考量。

 

Freqmin和freqmax等变量，是为了多target load准备的，本程序中target load固定90的，但我们也可以考虑下，以体会此处算法的精巧。

 

例3

如果当前频率800Mhz，intravite初始化时，系统设定的负载与频率表的对应关系如下：

Target_loads[] = {90, 800,  85 ,900,  95, 1000,  88, 1100};

当前负载为98，根据Target_freq1 = cur_freq * (cur_load / target_load)

Target_freq1 = 800Mhz * (95 / 90)  =  844Mhz

从频率表选出900Mhz作为当前freq，因为prevfreq < freq < freqmax, 此时freqmin = prevfreq = 800Mhz，然后重新进入while循环

 

此时prevfreq = freq = 900Mhz, 计算

     target_freq2 = 800Mhz * （ 95 / 85) = 894Mhz

因此从频率表选出频率为freq = 900Mhz。因为900与prevfreq相等。因此返回900Mhz。算法这样设计，主要是防止频率跨度太大，或频率下降太快。由于需要调整各种target_load和频率表，比较麻烦，如果感兴趣可以自己更改相关参数。

/*
 * If increasing frequencies never map to a lower target load then
 * choose_freq() will find the minimum frequency that does not exceed its
 * target load given the current load.
 */
static unsigned int choose_freq(struct cpufreq_interactive_cpuinfo *pcpu, unsigned int loadadjfreq)
{
	//freq的初始数值是pcpu->policy->cur 
	unsigned int freq = pcpu->policy->cur;
	//prevfreq保存着上次的freq，freq表示本次选频的结果，当二者相等时，就表示已经达到了最佳的选频结果.
	unsigned int prevfreq, freqmin, freqmax;
	unsigned int tl;//其中t1为系统设定好的target load，默认为90
	int index;

	freqmin = 0;
	freqmax = UINT_MAX;

	do {
		prevfreq = freq;
		//通过freq_to_targetload得到target load——tl 
		tl = freq_to_targetload(pcpu->policy->governor_data, freq);

		/*
		 * Find the lowest frequency where the computed load is less
		 * than or equal to the target load.
		 */
		//CPUFREQ_RELATION_L，表示要取大于等于target的最小值 
		if (cpufreq_frequency_table_target(pcpu->policy, pcpu->freq_table, loadadjfreq / tl,CPUFREQ_RELATION_L, &index))
			break;
		freq = pcpu->freq_table[index].frequency;

		if (freq > prevfreq) {// cur_load小于target_load
			/* The previous frequency is too low. */
			freqmin = prevfreq;

			if (freq >= freqmax) {
				/*
				 * Find the highest frequency that is less
				 * than freqmax.
				 */
				 //CPUFREQ_RELATION_H，表示要取小于等于target的最大值
				if (cpufreq_frequency_table_target(pcpu->policy, pcpu->freq_table,freqmax - 1, CPUFREQ_RELATION_H, &index))
					break;
				freq = pcpu->freq_table[index].frequency;

				if (freq == freqmin) {
					/*
					 * The first frequency below freqmax
					 * has already been found to be too
					 * low.  freqmax is the lowest speed
					 * we found that is fast enough.
					 */
					freq = freqmax;
					break;
				}
			}
		} else if (freq < prevfreq) {// cur_load大于target_load
			/* The previous frequency is high enough. */
			freqmax = prevfreq;

			if (freq <= freqmin) {
				/*
				 * Find the lowest frequency that is higher
				 * than freqmin.
				 */
				 //CPUFREQ_RELATION_L，表示要取大于等于target的最小值 
				if (cpufreq_frequency_table_target(pcpu->policy, pcpu->freq_table,freqmin + 1, CPUFREQ_RELATION_L,&index))
					break;
				freq = pcpu->freq_table[index].frequency;

				/*
				 * If freqmax is the first frequency above
				 * freqmin then we have already found that
				 * this speed is fast enough.
				 */
				if (freq == freqmax)
					break;
			}
		}

		/* If same frequency chosen as previous then done. */
	} while (freq != prevfreq);

	return freq;
}


// 系统设置的load，一般默认值是90
static unsigned int freq_to_targetload(
	struct cpufreq_interactive_tunables *tunables, unsigned int freq)
{
	int i;
	unsigned int ret;
	unsigned long flags;

	spin_lock_irqsave(&tunables->target_loads_lock, flags);

	for (i = 0; i < tunables->ntarget_loads - 1 &&freq >= tunables->target_loads[i+1]; i += 2)
		;

	ret = tunables->target_loads[i];
	spin_unlock_irqrestore(&tunables->target_loads_lock, flags);
	return ret;
}