如何利用能耗模型计算CPU的功耗？

本文基于Linux 5.15.133版本讨论。

要计算一颗CPU的功耗，其主要实现在include/linux/energy_model.h头文件中定义的em_cpu_energy函数中。下面主要通过分析该函数的计算逻辑，回答标题中的问题。

先说下大体思路。em_cpu_energy函数会传入一个pd参数，该pd参数实质是一个em_perf_domain结构体类型的指针，代表了计算目标的性能域。

em_perf_domain结构体的table字段会指向一个静态数组，数组元素类型是em_perf_state结构体，该结构体的三个字段分别表示一个CPU频率(frequency),功耗（power）和功耗计算因数（cost）。数组元素按照频率从低到高依次排列。

我们需要根据CPU的占用率参数找到CPU对应的频率，然后根据cost参数计算出对应的功耗。

下面看代码。

首先取出CPU的算力值。

之后取出该CPU最高频率的em_perf_state数据。

计算占用率最大值(max_util)。

计算方式分两步：

a.max_util = max_util × 125%

b.如果新计算的max_util值超过了该CPU的算力值，则将最大值对齐到CPU算力。注意，这里用的是传入的allowed_cpu_cap参数。

接下来将占用率指标转换为能提供对应算力的频率。

计算方式为：

这里出现一个问题，就是根据以上计算逻辑，计算出的频率值不一定是该CPU支持的，或者说em_perf_domain的table数组所能提供的。所以我们需要找到在table中最接近预期频率的频率值并得到它的em_perf_state结构体指针。方法很简单，就是依次在table数组中遍历，直到找到合适的频率为止。

现在，我们可以获得cost的数值了。要利用cost数值来进行计算，我们还要先了解cost是如何计算出来的。

在em_perf_state结构体的定义处，注释标明了其计算方式。

也就是：

power对应的是freq，也就是这样按照比例计算后，cost就是max_freq对应的功耗(power)。

我们接下来看em_cpu_energy如何利用cost来计算CPU功耗。

用公式描述就是：

计算后的结果直接返回。