【WALT】update_task_demand() 代码详解

代码版本：Linux4.9 android-msm-crosshatch-4.9-android12

代码展示

static u64 update_task_demand(struct task_struct *p, struct rq *rq,
			       int event, u64 wallclock)
{
	u64 mark_start = p->ravg.mark_start;
	u64 delta, window_start = rq->window_start;
	int new_window, nr_full_windows;
	u32 window_size = sched_ravg_window;
	u64 runtime;

	// 用于判断是否进入新窗口的标志位
	new_window = mark_start < window_start;
	// ⑴ 不累加任务运行时间的条件判断
	if (!account_busy_for_task_demand(rq, p, event)) {
		if (new_window)
			update_history(rq, p, p->ravg.sum, 1, event);
		return 0;
	}
	
	// ⑵ 仍在旧窗口中
	if (!new_window) {
		return add_to_task_demand(rq, p, wallclock - mark_start);
	}

	// ⑶ 进入新窗口
	delta = window_start - mark_start;
	nr_full_windows = div64_u64(delta, window_size);
	window_start -= (u64)nr_full_windows * (u64)window_size;
	
	runtime = add_to_task_demand(rq, p, window_start - mark_start);

	update_history(rq, p, p->ravg.sum, 1, event);
	if (nr_full_windows) {
		u64 scaled_window = scale_exec_time(window_size, rq);

		update_history(rq, p, scaled_window, nr_full_windows, event);
		runtime += nr_full_windows * scaled_window;
	}

	window_start += (u64)nr_full_windows * (u64)window_size;
	
	mark_start = window_start;
	runtime += add_to_task_demand(rq, p, wallclock - mark_start);
	
	// ⑷ 返回值 runtime
	return runtime;
}

代码逻辑

用于判断是否进入新窗口的标志位

WALT 算法中，引入了一个新的概念：窗口（sched_ravg_window）

先介绍几个名词：

• ws：window_start，当前窗口的开始时间
• ms：mark_start，当前任务的开始时间
• wc：wallclock，进入 WALT 算法的时间
• nr_full_windows，如果进入新窗口，则代表旧窗口到当前窗口所经历的完整的窗口个数
• delta：从任务开始到当前时间/新窗口开始时间所经历的时长

窗口分三种情况进行划分：

1. 仍在旧窗口中

                   ws   ms  wc
                   |    |   |
                   V    V   V
   |---------------|===============|
   即进入 WALT 算法到时间还在 window_start 到 window_start + sched_ravg_window 之间
   这种情况下，delta = wc - ms，只需要累加进任务时间，不需要更新
   

2. 刚离开旧窗口，进入下一个窗口

              ms   ws   wc
              |    |    |
              V    V    V
   |---------------|===============|
   即进入 WALT 算法到时间超过了 window_start + sched_ravg_window
   但还没超过 window_start + sched_ravg_window * 2
   这种情况下，delta 分为两块，一块是 ws - ms，一块是 wc - ws
   两块都需要累加进任务时间，但 ws - ms 块需要进行更新，因为它在旧窗口中
   

3. 经过了数个窗口后抵达新窗口

              ms   ws_tmp                    ws   wc
              |    |                         |    |
              V    V                         V    V
   |---------------|----------|...|----------|===============|
                   |                         |
                   |<--- nr_full_windows --->|
   即进入 WALT 算法到时间超过了 window_start + sched_ravg_window * 2
   其中经过了 nr_full_windows 个完整窗口
   这种情况下，delta 分为三块，一块是 ws_tmp - ms，一块是 wc - ws，
   一块是 sched_ravg_window * nr_full_windows
   三块都需要累加进任务时间，但只有 wc - ws 块不需要进行更新，因为它在新窗口中
   

通过 new_window = mark_start < window_start; 来判断是否处在 2、3 种情况之中，如果 new_window == 1，则处在 2、3 种情况之中，否则处于第 1 种情况。

⑴ 不累加任务运行时间的条件判断

static int 
account_busy_for_task_demand(struct rq *rq, struct task_struct *p, int event)
{
	if (exiting_task(p) || is_idle_task(p))
		return 0;
		
	if (event == TASK_WAKE || (!SCHED_ACCOUNT_WAIT_TIME &&
			 (event == PICK_NEXT_TASK || event == TASK_MIGRATE)))
		return 0;

	if (event == TASK_UPDATE) {
		if (rq->curr == p)
			return 1;
		return p->on_rq ? SCHED_ACCOUNT_WAIT_TIME : 0;
	}

	return 1;
}

在函数 account_busy_for_task_demand() 中会判断任务经过的时间是否是 runnable 或 running 时间，返回 1 则是，返回 0 则不是。

1. 任务经过的时间是 runnable 或 running，即返回 1 的情况
   在当前版本内核中，SCHED_ACCOUNT_WAIT_TIME 默认为 1
   • 任务更新且任务在就绪队列中，无论是不是当前任务
   • 其他情况
2. 任务经过的时间不是 runnable 或 running，即返回 0 的情况
   • 任务正在退出
   • 任务是 idle 任务
   • 任务刚被唤醒
   • 任务更新切任务不在就绪队列中

如果任务经过的时间不是 runnable 或 running 时间，且正好进入新窗口，就不累加任务时间，直接通过 update_history() 将上一个窗口中已经累加的时间更新至任务结构体中（task_struct）。
点击此处查看 update_history() 代码详解。

⑵ 仍在旧窗口中

根据开头的分析，我们知道这种情况下不需要通过 update_history() 更新时间，只需要通过 add_to_task_demand() 累加任务时间。

static u64 add_to_task_demand(struct rq *rq, struct task_struct *p, u64 delta)
{
	// 1. 将 delta 时间进行归一化
	delta = scale_exec_time(delta, rq);
	// 2. 累加进 p->ravg.sum 中
	p->ravg.sum += delta;
	if (unlikely(p->ravg.sum > sched_ravg_window))
		p->ravg.sum = sched_ravg_window;

	return delta;
}

将归一化后的任务时间累加进 p->ravg.sum 中，在之后的 update_history() 中会将 p->ravg.sum 放进 p->ravg.sum_history 结构体中。

其中，任务时间的归一化是 WALT 算法中的重要部分。点击此处查看 scale_exec_time() 代码详解。

⑶ 进入新窗口

根据开头的分析，我们知道进入新窗口分为两种情况，无论是哪种情况，都需要累加 ws_tmp - ms 和 wc - ws 两部分。其中，如果刚离开旧窗口进入下一个窗口，则 ws = ws_tmp。

我们先处理 ws_tmp - ms 部分：

• 先通过 delta = window_start - mark_start; 计算总体经过的时间；
• 再通过 nr_full_windows = div64_u64(delta, window_size); 计算经过的完整窗口的数量；
• 最后得到 ws_tmp：window_start -= (u64)nr_full_windows * (u64)window_size;
• 累加 ws_tmp - ms 部分时间：runtime = add_to_task_demand(rq, p, window_start - mark_start);
• 更新 ws_tmp - ms 部分时间：update_history(rq, p, p->ravg.sum, 1, event);

然后针对经过多个完整窗口情况进行时间更新。此处不需要通过 add_to_task_demand() 累加任务时间，因为任务在这些完整窗口中的时间都是从窗口开始到窗口结束。

• 先对窗口时间进行归一化：scaled_window = scale_exec_time(window_size, rq);
• 更新时间：update_history(rq, p, scaled_window, nr_full_windows, event);

最后处理 wc - ws 部分。

• 把 ws 时间还原：window_start += (u64)nr_full_windows * (u64)window_size;
• mark_start = window_start; 此处不是更新任务的开始时间，任务开始时间在 WALT 算法的 done 部分进行更新。如果任务开始时间在此处更新，会影响到 update_cpu_busy_time() 中的计算。
• 累加 wc - ws 部分时间：runtime += add_to_task_demand(rq, p, wallclock - mark_start);

⑷ 返回值 runtime

最后的返回值 runtime 在该版本内核中并未使用到，它是此次执行 update_task_demand() 时一共累加的任务 runnable 和 running 时间，也就是上一次 WALT 算法开始到这一次 WALT 算法开始过程中，该任务的 runnable 和 running 时间。

点击此处回到 WALT 入口函数 update_task_ravg()

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