linux - NOHZ=ON 如何影响 Linux 内核中的 do_timer()？

Question

在一个简单的实验中，我设置了 NOHZ=OFF 并使用了 printk() 来打印调用 do_timer() 函数的频率。它在我的机器上每 10 毫秒被调用一次。

但是，如果 NOHZ=ON，则调用 do_timer() 的方式会出现很多抖动。大多数时候它确实每 10 毫秒被调用一次，但有时它会完全错过最后期限。

我研究过 do_timer() 和 NOHZ。 do_timer()是负责更新jiffies值的函数，同时也负责进程的循环调度。

NOHZ 功能会关闭系统上的高分辨率计时器。

我无法理解的是高分辨率计时器如何影响 do_timer()？即使高分辨率硬件处于 sleep 状态，持久时钟也足以每 10 毫秒执行一次 do_timer()。其次，如果 do_timer() 没有在它应该执行的时候执行，这意味着一些进程没有在理想情况下应该得到它们的时间共享。许多谷歌搜索确实表明，对于许多人来说，当 NOHZ=OFF 时，许多应用程序开始工作得更好。

长话短说，NOHZ=ON 是如何影响 do_timer() 的？
为什么 do_timer() 会错过最后期限？

Answer 1

首先让我们了解什么是 tickless kernel(NOHZ=On 或 CONFIG_NO_HZ set)以及将它引入到来自 2.6.17

的 Linux 内核

来自 http://www.lesswatts.org/projects/tickless/index.php ,

Traditionally, the Linux kernel used a periodic timer for each CPU. This timer did a variety of things, such as process accounting, scheduler load balancing, and maintaining per-CPU timer events. Older Linux kernels used a timer with a frequency of 100Hz (100 timer events per second or one event every 10ms), while newer kernels use 250Hz (250 events per second or one event every 4ms) or 1000Hz (1000 events per second or one event every 1ms).

This periodic timer event is often called "the timer tick". The timer tick is simple in its design, but has a significant drawback: the timer tick happens periodically, irrespective of the processor state, whether it's idle or busy. If the processor is idle, it has to wake up from its power saving sleep state every 1, 4, or 10 milliseconds. This costs quite a bit of energy, consuming battery life in laptops and causing unnecessary power consumption in servers.

With "tickless idle", the Linux kernel has eliminated this periodic timer tick when the CPU is idle. This allows the CPU to remain in power saving states for a longer period of time, reducing the overall system power consumption.

因此，降低功耗是无滴答内核的主要动机之一。但随着时间的推移，大多数时候，性能会随着功耗的降低而受到影响。对于台式计算机，性能是最重要的，因此您会看到对于大多数台式计算机来说，NOHZ=OFF 运行良好。

Ingo Molnar 自己的话

The tickless kernel feature (CONFIG_NO_HZ) enables 'on-demand' timer interrupts: if there is no timer to be expired for say 1.5 seconds when the system goes idle, then the system will stay totally idle for 1.5 seconds. This should bring cooler CPUs and power savings: on our (x86) testboxes we have measured the effective IRQ rate to go from HZ to 1-2 timer interrupts per second.

现在，让我们尝试回答您的问题-

What I am unable to understand is how can hi-res timers affect the do_timer ?

如果系统支持高分辨率计时器，则计时器中断的发生频率可能​​高于大多数系统上通常的 10ms。也就是说，这些定时器试图通过利用系统功能和更快地触发定时器中断(比如每 100us)来使系统响应更快。因此，使用 NOHZ 选项，这些计时器会冷却下来，因此 do_timer 的执行速度会降低

Even if hi-res hardware is in sleep state the persistent clock is more than capable to execute do_timer every 10ms

是的，它有能力。但是 NOHZ 的意图恰恰相反。防止频繁的定时器中断!

Secondly if do_timer is not executing when it should that means some processes are not getting their timeshare when they should ideally be getting it

作为caf在评论中指出，NOHZ 不会导致进程被调度的频率降低，因为它只在 CPU 空闲时启动 - 换句话说，当没有进程可调度时。只有流程核算的事情会延迟完成。

Why does do_timer miss it's deadlines ?

正如所阐述的那样，它是 NOHZ 的预期设计

我建议你通过 tick-sched.c内核源代码作为起点。搜索 CONFIG_NO_HZ 并尝试了解为 NOHZ 特性添加的新功能

这是为测量 Impact of a Tickless Kernel 执行的一项测试