运行时性能调优

Qualcomm^® Linux 提供 sysfs 接口、内核参数和设备树控制项来调优运行时性能。本页涵盖 CPU 频率调节、内存子系统调节项、块 I/O 调度、Qualcomm 特有的 DCVS 和 DDR 带宽控制,以及硬件性能分析。

CPU 性能调优

选择 CPU 频率调速器

Qualcomm Linux 使用 schedutil 作为默认的 CPUfreq 调速器,每个 CPU 簇一个策略。QCS6490 有三个簇:小核(cpu0–cpu3,Cortex-A55)、大核(cpu4–cpu6,Cortex-A78)和超大核(cpu7,Cortex-A78)。IQ-9075 有四个簇。读取所有策略的当前调速器:

cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy*/scaling_governor

更改所有策略的调速器:

# Maximum throughput, disables frequency scaling
for p in /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy*/; do
    echo performance > "${p}scaling_governor"
done

# Restore adaptive scheduling
for p in /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy*/; do
    echo schedutil > "${p}scaling_governor"
done

表:CPUfreq sysfs 频率控制项

sysfs 路径	说明
`cpufreq/policyN/scaling_max_freq`	簇 N 的最大频率上限(Hz)
`cpufreq/policyN/scaling_min_freq`	簇 N 的最小频率下限(Hz)
`cpufreq/policyN/scaling_cur_freq`	当前选定的频率(只读)
`cpufreq/policyN/cpuinfo_max_freq`	硬件最大频率(只读)

路径相对于 /sys/devices/system/cpu/。

调优 schedutil 响应性

rate_limit_us 可调参数防止 schedutil 以短于指定间隔(微秒)的频率更改频率。较低的值以更多的频率切换为代价提高响应性:

echo 200 > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy4/schedutil/rate_limit_us

有关能耗感知调度(EAS)、利用率钳制(uclamp)和 CPU 拓扑详情,请参阅配置调度器。

CPU 隔离与 IRQ 亲和性

对于实时音频或确定性传感器管线等延迟敏感的工作负载,可以将 CPU 从通用调度器中隔离出来,并将中断重定向到其他 CPU。

在启动时隔离 CPU

在内核命令行中添加以下参数:

isolcpus=6,7 rcu_nocbs=6,7 nohz_full=6,7 irqaffinity=0-5

isolcpus 是静态的启动时机制。要在不重启的情况下动态隔离 CPU,请使用 cgroup cpuset。

在运行时配置 IRQ 亲和性

列出所有 IRQ 及其当前的 CPU 亲和性:

for i in /proc/irq/*/smp_affinity_list; do
    echo "$i: $(cat $i)"
done

将特定 IRQ 移到指定 CPU:

echo 4 > /proc/irq/<irq-number>/smp_affinity_list

替换以下内容:

将 <irq-number> 替换为 /proc/interrupts 中的中断编号。

在隔离的 CPU 上运行进程

taskset -c <cpu-list> <command>

替换以下内容:

将 <cpu-list> 替换为逗号分隔或范围形式的 CPU 列表,例如 6,7 或 4-7。
将 <command> 替换为要执行的进程名称或路径。

更改正在运行的进程的 CPU 亲和性:

taskset -pc <cpu-list> <pid>

替换以下内容:

将 <pid> 替换为要修改的进程 ID。

内存性能调优

透明大页(THP)

透明大页(THP)可为内存密集型工作负载减少 TLB 压力。默认的 Qualcomm 内核将 THP 设置为 madvise 模式(由应用程序选择启用)。

# Check current mode
cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled

# Enable system-wide
echo always > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled

# Disable to reduce latency spikes from huge page allocation
echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled

所需的 Kconfig:

CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE=y
CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE_MADVISE=y

虚拟内存 sysfs 调节项

表:关键的 /proc/sys/vm 调优参数

参数	效果
`vm/swappiness`	控制交换匿名内存与回收页面缓存的倾向。在内存受限的单板上调低(10–20)以将匿名内存保留在 RAM 中。默认值:60。
`vm/dirty_ratio`	在进程被限流写回之前,脏页可占用内存的最大百分比。写密集型工作负载可调高(30–40)。默认值:20。
`vm/dirty_background_ratio`	后台写回开始的百分比。默认值:10。
`vm/vfs_cache_pressure`	回收 dentry 和 inode 的倾向。调低(50)可保留文件系统元数据缓存;对内存有限的嵌入式目标可调高(200)。默认值:100。
`vm/min_free_kbytes`	内核开始回收的水位线。对于实时延迟需求可调高,以避免 OOM 引起的延迟尖峰。
`vm/watermark_boost_factor`	在分配压力激增后临时提高水位线。设置为 0 可禁用。默认值:15000(150%)。

路径相对于 /proc/sys/。

ZRAM 与 CMA

有关 ZRAM 交换配置和 CMA 区域调优,请参阅配置与管理内存。

块 I/O 调优

选择 I/O 调度器

Qualcomm 平台通常使用带多队列 blk-mq 的 UFS 或 eMMC 存储。查看所有块设备的当前调度器:

for dev in /sys/block/*/queue/scheduler; do
    echo "$dev: $(cat $dev)"
done

表:按存储类型推荐的 I/O 调度器

存储类型	调度器	理由
UFS	`none`	UFS 控制器自行处理命令排队(UFS Command Queue)。直通模式提供最低延迟。
eMMC	`mq-deadline`	基于截止期限的排序可防止混合工作负载中的读取饥饿。
NVMe	`none` 或 `kyber`	令牌桶延迟目标机制对 SSD 很有效。

为设备设置调度器:

echo none > /sys/block/<device>/queue/scheduler

替换以下内容:

将 <device> 替换为块设备名称,例如 sda。

调优预读(read-ahead)

# Increase for sequential workloads such as firmware update or logging
echo 512 > /sys/block/<device>/queue/read_ahead_kb

# Decrease for random access workloads such as databases
echo 128 > /sys/block/<device>/queue/read_ahead_kb

替换以下内容:

将 <device> 替换为块设备名称,例如 sda。

Qualcomm DCVS 与 DDR 带宽

Qualcomm 动态时钟与电压调节(DCVS)管理 L3/LLC 缓存、末级缓存控制器(LLCC)和 DDR 的频率。有两种机制驱动内存频率投票:将 CPU 频率与内存频率关联的静态 OPP 表,以及根据实测总线流量投票的 BWMON 调速器。

静态 CPU 到内存的映射

qcom-cpufreq-hw 驱动从 DTSI 中每个 CPU OPP 条目读取 opp-peak-kBps。当 CPU 以给定频率运行时,驱动会为相应的 L3 和 DDR 带宽投票。以下是 QCS6490 DTSI 中的示例条目:

cpu0_opp_1516mhz: opp-1516800000 {
    opp-hz       = /bits/ 64 <1516800000>;
    opp-peak-kBps = <5400000 51200000>;  /* DDR kBps, L3 kBps */
};

提高 opp-peak-kBps 值可在较低的 CPU 频率下为更高的内存频率投票,以功耗换取更低的内存延迟。驱动源码为 drivers/cpufreq/qcom-cpufreq-hw.c。

BWMON 调速器

icc-bwmon 驱动(drivers/soc/qcom/icc-bwmon.c)采样 CPU 到 LLCC 和 CPU 到 DDR 的带宽计数器,并据此发出 ICC 带宽投票。在设备树中调优采样周期和阈值:

&bwmon_cpu {
    qcom,count-unit     = <0x1000>;  /* 4 KB per count */
    qcom,threshold-high = <400>;
    qcom,threshold-med  = <200>;
    qcom,threshold-low  = <50>;
    qcom,sample-ms      = <4>;       /* 4 ms sampling period */
};

在运行时监控活动的 ICC 带宽投票:

cat /sys/kernel/debug/interconnect/interconnect_summary

有关 DVFS 调速器选择和缓存频率映射详情,请参阅配置动态电压频率调节(DVFS)调速器。

硬件性能分析

ARM64 Qualcomm SoC 通过 ARM PMUv3 接口暴露硬件性能计数器。perf 工具利用这些计数器分析 CPU 利用率、缓存未命中和内存停顿。

所需的 Kconfig

CONFIG_PERF_EVENTS=y
CONFIG_HW_PERF_EVENTS=y
CONFIG_ARM_PMU=y
CONFIG_QCOM_L2_PMU=y
CONFIG_QCOM_L3_PMU=y

采集系统级性能快照

perf stat -a -e cycles,instructions,cache-misses,cache-references sleep 10

分析特定进程

perf record -g -p <pid> -- sleep 5
perf report

替换以下内容:

将 <pid> 替换为要分析的进程 ID。

Qualcomm L3 PMU 事件

Qualcomm L3 PMU 驱动以 qcom_l3_cache/ 前缀暴露按切片(per-slice)的 L3 缓存事件:

perf stat -e qcom_l3_cache/event=0x21/ -a sleep 5

使用 perf top 进行实时分析

perf top -g --call-graph dwarf

简介

架构

关键文档

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系统

发行说明

CPU 性能调优

选择 CPU 频率调速器

调优 schedutil 响应性

CPU 隔离与 IRQ 亲和性

在启动时隔离 CPU

在运行时配置 IRQ 亲和性

在隔离的 CPU 上运行进程

内存性能调优

透明大页(THP)

虚拟内存 sysfs 调节项

ZRAM 与 CMA

块 I/O 调优

选择 I/O 调度器

调优预读(read-ahead)

Qualcomm DCVS 与 DDR 带宽

静态 CPU 到内存的映射

BWMON 调速器

硬件性能分析

所需的 Kconfig

采集系统级性能快照

分析特定进程

Qualcomm L3 PMU 事件

使用 perf top 进行实时分析

​CPU 性能调优

​选择 CPU 频率调速器

​调优 schedutil 响应性

​CPU 隔离与 IRQ 亲和性

​在启动时隔离 CPU

​在运行时配置 IRQ 亲和性

​在隔离的 CPU 上运行进程

​内存性能调优

​透明大页(THP)

​虚拟内存 sysfs 调节项

​ZRAM 与 CMA

​块 I/O 调优

​选择 I/O 调度器

​调优预读(read-ahead)

​Qualcomm DCVS 与 DDR 带宽

​静态 CPU 到内存的映射

​BWMON 调速器

​硬件性能分析

​所需的 Kconfig

​采集系统级性能快照

​分析特定进程

​Qualcomm L3 PMU 事件

​使用 perf top 进行实时分析

CPU 性能调优

选择 CPU 频率调速器

调优 schedutil 响应性

CPU 隔离与 IRQ 亲和性

在启动时隔离 CPU

在运行时配置 IRQ 亲和性

在隔离的 CPU 上运行进程

内存性能调优

透明大页(THP)

虚拟内存 sysfs 调节项

ZRAM 与 CMA

块 I/O 调优

选择 I/O 调度器

调优预读(read-ahead)

Qualcomm DCVS 与 DDR 带宽

静态 CPU 到内存的映射

BWMON 调速器

硬件性能分析

所需的 Kconfig

采集系统级性能快照

分析特定进程

Qualcomm L3 PMU 事件

使用 perf top 进行实时分析