深入解析Linux进程调度器-CPU负载

说明：

1. Kernel版本：4.14
2. ARM64处理器，Contex-A53，双核
3. 使用工具：Source Insight 3.5， Visio

1. 概述

CPU负载（cpu load）指的是某个时间点进程对系统产生的压力。来张图来类比下（参考Understanding Linux CPU Load）

• CPU的运行能力，就如大桥的通行能力，分别有满负荷，非满负荷，超负荷等状态，这几种状态对应不同的cpu load值；
• 单CPU满负荷运行时cpu_load为1，当多个CPU或多核时，相当于大桥有多个车道，满负荷运行时cpu_load值为CPU数或多核数；
• CPU负载的计算（以单CPU为例），假设一分钟内执行10个任务代表满负荷，当一分钟给出30个任务时，CPU只能处理10个，剩余20个不能处理，cpu_load=3；

在实际系统中查看：

• cat /proc/cpuinfo：查看CPU信息；
• cat /proc/loadavg：查看cpu最近1/5/15分钟的平均负载：

计算CPU负载，可以让调度器更好的进行负载均衡处理，以便提高系统的运行效率。此外，内核中的其他子系统也可以参考这些CPU负载值来进行相应的调整，比如DVFS等。

目前内核中，有以下几种方式来跟踪CPU负载：

1. 全局CPU平均负载；
2. 运行队列CPU负载；
3. PELT（per entity load tracking）;

这也是本文需要探讨的内容，开始吧。

2. 全局CPU平均负载

2.1 基础概念

先来明确两个与CPU负载计算相关的概念：

1. active task（活动任务）：只有知道活动任务数量，才能计算CPU负载，而活动任务包括了TASK_RUNNING和TASK_UNINTERRUPTIBLE两类任务。包含TASK_UNINTERRUPTIBLE任务的原因是，这类任务经常是在等待I/O请求，将其包含在内也合理；
2. NO_HZ：我们都知道Linux内核每隔固定时间发出timer interrupt，而HZ是用来定义1秒中的timer interrupts次数，HZ的倒数是tick，是系统的节拍器