降低linux實時任務抖動 延遲

2021-09-10 08:35:52 字數 2249 閱讀 5229

核心配置建議：

核心有以下幾種hz配置供選擇：

config_hz_periodic  ##週期性tick

config_no_hz_idle  ##在系統idle狀態下，禁止tick

config_no_hz_full  ##在系統idle或只有乙個任務在執行的狀態下，禁止tick

預設狀態下，核心的時鐘tick配置為config_no_hz_idle，也就是在idle的情況下關掉時鐘中斷。

開啟config_no_hz_full以支援全動態時鐘系統，可以讓單個實時任務效能更高，干擾越小。

另外no_hz_full需要和命令列引數配合使用，需要在kernel cmdline中指定要啟動的cpu。

如，在乙個16核cpu的系統上，通過cmdline指定nohz_full=1-15，表示所有核（除0核）使能全動態時鐘tick。

當系統啟動後，手動遷移一些對延遲不銘感的rcu後台執行緒：

# for i in `pgrep rcu[^c]` ; do taskset -pc 0 $i ; done
驗證系統已經使能了no_hz_full系統：（也可以使用乙個死迴圈指令碼：while :; do d=1; ）

perf stat -c 1 -e irq_vectors:local_timer_entry taskset -c 1 stress -t 1 -c 1
在預設的核心配置下，應該有1秒鐘1000次的時鐘中斷：

# perf stat -c 1 -e irq_vectors:local_timer_entry taskset -c 1 stress -t 1 -c 1


1000 irq_vectors:local_timer_entry
當開啟動態tick後，應該只能看到一秒鐘只有一次時鐘中斷：

# perf stat -c 1 -e irq_vectors:local_timer_entry taskset -c 1 stress -t 1 -c 1


1 irq_vectors:local_timer_entry
同樣在支援cpuset的情況下，可以將系統中某些cpu孤立出來，用於單獨繫結rt任務執行，這些孤立出來的cpu叫做isolated cpus，這些cpu是排程器是不可見的。

如下cmdline引數，將cpu2,5,6,7設定為隔離cpu。

isolcpus=2,5-7
預設情況下，乙個rt死迴圈任務不會完全佔滿單核cpu，因為核心實現了乙個頻寬限制功能，核心不想讓乙個任務完全霸佔cpu，由於rt任務的排程演算法是基於優先順序的，若存在乙個高優先順序的死迴圈任務，會導致其他的cfs任務永遠無法執行。所以系統預設開啟了頻寬限制，作用為：在乙個單位週期內，rt任務最多只能占用95%的cpu比例，剩餘5%會留給其他的普通任務。

所以，若要想rt任務完全佔滿cpu，則需要調整proc介面，讓rt任務可以佔滿整個cpu。

/proc/sys/kernel/sched_rt_period_us

/proc/sys/kernel/sched_rt_runtime_us

另外要說的是，在smp多核系統裡，預設引數下，其實rt任務仍然能占用到100%，這是因為在多核下，乙個rt任務用完95%的cpu後，可以向其他空閒的cpu借時間。

多核系統下，有中斷親和性的概念，乙個外設中斷觸發後，由中斷控制器去通知cpu，用於負載均衡。預設情況下，硬體中斷的親和性是所有cpu核。也就是可能在所有cpu上產生中斷。

為了避免rt任務抖動，可以將所有的spi中斷遷移到housekeeping核心上（shared peripheral interrupt），可以通過proc介面修改，如：將6號中斷只親和到cpu1和cpu2上。

echo 6 > /proc/irq/3/smp_affinity
系統中有一些工作佇列，可能引發在rt任務cpu上喚醒kwokrer後台執行緒，導致hang_task產生，或者干擾rt任務執行。

若乙個工作佇列帶wq_sysfs屬性，我們可以通過修改cpu親和性來避免特定cpu上kworker任務喚醒。

注意：核心中存在一些內建的工作佇列，如system_wq，system_hi_wq等，這些預置wq都不帶wq_sysfs屬性，若要避免這些wq上的work在rt-cpu上執行，需要額外處理，核心沒有提供sysfs介面。

echo 1 > /sys/bus/workqueue/devices/writeback/cpumask

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