[PATCH 1/1] docs/zh_CN: Add sched-capacity translation

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Signed-off-by: Tang Yizhou <tangyizhou@xxxxxxxxxx>
---
 .../translations/zh_CN/sched-capacity.rst     | 383 ++++++++++++++++++
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diff --git a/Documentation/translations/zh_CN/sched-capacity.rst b/Documentation/translations/zh_CN/sched-capacity.rst
new file mode 100644
index 000000000000..30c258144881
--- /dev/null
+++ b/Documentation/translations/zh_CN/sched-capacity.rst
@@ -0,0 +1,383 @@
+.. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
+.. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst
+
+:Original: Documentation/scheduler/sched-capacity.rst
+
+:翻译:
+
+	唐艺舟 Tang Yizhou <tangyeechou@xxxxxxxxx>
+
+================
+capacity感知调度
+================
+
+1. CPU Capacity
+===============
+
+1.1 简介
+--------
+
+一般来说,同构的SMP平台由完全相同的CPU构成。异构的平台则由性能特征不同的CPU构成,
+在这样的平台中,CPU不能被认为是相同的。
+
+我们引入CPU capacity的概念来测量每个CPU能达到的性能,它的值相对系统中性能最强的CPU做过归一化处理。
+异构系统也被称为非对称CPU capacity系统,因为它们由不同capacity的CPU组成。
+
+最大可达性能(换言之,最大CPU capacity)的差异有两个主要来源:
+
+- 不是所有CPU的微架构都相同。
+- 在动态电压频率升降(Dynamic Voltage and Frequency Scaling ,DVFS)框架中,
+  不是所有的CPU都能达到一样高的可操作性能点(Operating Performance Points,OPP。译注,也就是“频率-电压”对)。
+
+Arm big.LITTLE系统是同时具有两种差异的一个例子。相较LITTLE CPUs,big CPUs面向性能
+(拥有更多的pipeline stages,更大的cache,更智能的predictors等),通常可以达到更高的OPP。
+
+一般来说,同构的SMP平台由完全相同的CPU构成。异构的平台则由性能特征不同的CPU构成,在这样的平台中,CPU不能被认为是相同的。
+(比如终端设备的ARM CPU可能包含大、中、小三个性能不同的cluster,每个cluster中的CPU性能相同)::
+
+  capacity(cpu) = work_per_hz(cpu) * max_freq(cpu)
+
+1.2 调度器术语
+--------------
+
+调度器使用了两种不同的capacity值。CPU的 ``capacity_orig`` 是它的最大可达capacity,即最大可达性能等级。
+CPU的 ``capacity`` 是 ``capacity_orig`` 扣除了一些性能损失(比如处理中断的耗时)的值。
+
+注意CPU的 ``capacity`` 仅仅被设计用于CFS调度类,而 ``capacity_orig`` 是不感知调度类的。
+为简洁起见,本文档的剩余部分将不加区分的使用术语 ``capacity`` 和 ``capacity_orig`` 。
+
+1.3 平台示例
+------------
+
+1.3.1 OPP相同
+~~~~~~~~~~~~~
+
+考虑一个假想的双核非对称CPU capacity系统,其中
+
+- work_per_hz(CPU0) = W
+- work_per_hz(CPU1) = W/2
+- 所有CPU以相同的固定频率运行
+
+根据上文对capacity的定义:
+
+- capacity(CPU0) = C
+- capacity(CPU1) = C/2
+
+若这是Arm big.LITTLE系统,CPU0是big CPU,而CPU1是LITTLE CPU。
+
+考虑一种周期性产生固定工作量的工作负载,你将会得到类似下图的执行轨迹::
+
+ CPU0 work ^
+           |     ____                ____                ____
+           |    |    |              |    |              |    |
+           +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-> time
+
+ CPU1 work ^
+           |     _________           _________           ____
+           |    |         |         |         |         |
+           +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-> time
+
+CPU0在系统中具有最高capacity(C),它使用T个单位时间完成固定工作量W。
+另一方面,CPU1只有CPU0一半capacity,因此在T个单位时间内仅完成工作量W/2。
+
+1.3.2 最大OPP不同
+~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+具有不同capacity值的CPU,通常来说最大OPP也不同。考虑上一小节提到的CPU(也就是说,work_per_hz()相同):
+
+- max_freq(CPU0) = F
+- max_freq(CPU1) = 2/3 * F
+
+这将推出:
+
+- capacity(CPU0) = C
+- capacity(CPU1) = C/3
+
+执行1.3.1节描述的工作负载,每个CPU按最大频率运行,结果为::
+
+ CPU0 work ^
+           |     ____                ____                ____
+           |    |    |              |    |              |    |
+           +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-> time
+
+                            workload on CPU1
+ CPU1 work ^
+           |     ______________      ______________      ____
+           |    |              |    |              |    |
+           +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-> time
+
+1.4 关于计算方式的注意事项
+--------------------------
+
+需要注意的是,使用单一值来表示CPU性能的差异是有些争议的。
+两个不同的微架构的相对性能差异应该描述为:X%整数运算差异,Y%浮点数运算差异,Z%分支跳转差异,等等。
+尽管如此,使用简单计算方式的结果目前还是令人满意的。
+
+2. 任务使用率 Task utilization
+==============================
+
+2.1 简介
+--------
+
+capacity感知调度要求描述任务需求,描述方式要和CPU capacity相关。
+每个调度类可以用不同的方式描述它。任务使用率是CFS独有的描述方式,不过在这里介绍它有助于引入更多一般性的概念。
+
+任务使用率是一种用百分比来描述任务吞吐率需求的方式。一个简单的近似是任务的占空比,也就是说::
+
+  task_util(p) = duty_cycle(p)
+
+在频率固定的SMP系统中,100%的利用率意味着任务是忙等待循环。反之,10%的利用率暗示这是一个小周期任务,
+它在睡眠上花费的时间比执行更多。
+
+2.2 频率不变性 Frequency invariance
+-----------------------------------
+
+一个需要考虑的议题是,工作负载的占空比受CPU正在运行的OPP直接影响。考虑以给定的频率F执行周期性工作负载::
+
+  CPU work ^
+           |     ____                ____                ____
+           |    |    |              |    |              |    |
+           +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-> time
+
+可以算出 duty_cycle(p) == 25%。
+
+现在,考虑以给定频率F/2执行 *同一个* 工作负载::
+
+  CPU work ^
+           |     _________           _________           ____
+           |    |         |         |         |         |
+           +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-> time
+
+可以算出 duty_cycle(p) == 50%,尽管两次执行中,任务的行为完全一致(也就是说,执行的工作量相同)。
+
+任务利用率信号可按下面公式处理成频率不变的(译注:这里的术语用到了信号与系统的概念)::
+
+  task_util_freq_inv(p) = duty_cycle(p) * (curr_frequency(cpu) / max_frequency(cpu))
+
+对上面两个例子运用该公式,可以算出频率不变的任务利用率均为25%。
+
+2.3 CPU不变性 CPU invariance
+----------------------------
+
+CPU capacity与任务利用率具有类型的效应,在capacity不同的CPU上执行完全相同的工作负载,
+将算出不同的占空比。
+
+考虑1.3.2节提到的系统,也就是说::
+
+- capacity(CPU0) = C
+- capacity(CPU1) = C/3
+
+每个CPU按最大频率执行指定周期性工作负载,结果为::
+
+ CPU0 work ^
+           |     ____                ____                ____
+           |    |    |              |    |              |    |
+           +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-> time
+
+ CPU1 work ^
+           |     ______________      ______________      ____
+           |    |              |    |              |    |
+           +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-> time
+
+也就是说,
+
+- duty_cycle(p) == 25%,如果任务p在CPU0上按最大频率运行。
+- duty_cycle(p) == 75%,如果任务p在CPU1上按最大频率运行。
+
+任务利用率信号可按下面公式处理成CPU容量不变的::
+
+  task_util_cpu_inv(p) = duty_cycle(p) * (capacity(cpu) / max_capacity)
+
+其中 ``max_capacity`` 是系统中最高的CPU capacity。对上面的例子运用该公式,
+可以算出CPU capacity不变的任务利用率均为25%。
+
+2.4 任务利用率不变量 Invariant task utilization
+-----------------------------------------------
+
+频率和CPU capacity不变性都需要被应用到任务利用率的计算中,以便求出真正的不变信号。
+任务利用率的伪计算公式是同时具备CPU和频率不变性的,也就是说,对于指定任务p::
+
+                                     curr_frequency(cpu)   capacity(cpu)
+  task_util_inv(p) = duty_cycle(p) * ------------------- * -------------
+                                     max_frequency(cpu)    max_capacity
+
+也就是说,任务利用率不变量假定任务在系统中最高capacity CPU上以最高频率运行,以此描述任务的行为。
+
+在接下来的章节中提到的任何任务利用率,均是不变量的形式。
+
+2.5 利用率估算
+--------------
+
+由于预测未来的水晶球不存在,当任务第一次变成可运行时,任务的行为和任务利用率均不能被准确预测。
+CFS调度类基于实体负载跟踪机制(Per-Entity Load Tracking, PELT)维护了少量CPU和任务信号,
+其中之一可以算出平均利用率(与瞬时相反)。
+
+这意味着,尽管运用“真实的”任务利用率(凭借水晶球)写出capacity感知调度的准则,
+但是它的实现将只能用任务利用率的估算值。
+
+3. capacity感知调度的需求
+=========================
+
+3.1 CPU capacity
+----------------
+
+当前,Linux无法凭自身算出CPU capacity,因此必须要有把这个信息传递给Linux的方式。
+每个架构必须为此定义arch_scale_cpu_capacity()函数。
+
+arm和arm64架构直接把这个信息映射到arch_topology驱动的CPU scaling数据中
+(译注:参考arch_topology.h的percpu变量cpu_scale),
+它是从capacity-dmips-mhz CPU binding中衍生计算出来的。参见
+Documentation/devicetree/bindings/arm/cpu-capacity.txt。
+
+3.2 Frequency invariance
+------------------------
+
+如2.2节所述,capacity感知调度需要频率不变的任务利用率。
+每个架构必须为此定义arch_scale_freq_capacity(cpu)函数。
+
+实现该函数要求计算出每个CPU当前以什么频率在运行。实现它的一种方式是利用硬件计数器
+(x86的APERF/MPERF,arm64的AMU),它能按CPU当前频率动态可扩展地升降递增计数器的速率。
+另一种方式是在cpufreq频率变化时直接使用钩子函数,内核此时感知到将要被切换的频率(也被arm/arm64实现了)。
+
+4. 调度器拓扑结构
+=================
+
+在构建调度域时,调度器将会发现系统是否表现为非对称CPU capacity。如果是,那么:
+
+- sched_asym_cpucapacity static key将使能。
+- SD_ASYM_CPUCAPACITY_FULL标志位将在尽量最低调度域层级中被设置,同时要满足条件:
+  调度域恰好完整包含某个CPU capacity值的全部CPU。
+- SD_ASYM_CPUCAPACITY标志将在所有包含非对称CPU的调度域中被设置。
+
+sched_asym_cpucapacity static key的设计意图是,保护为非对称CPU capacity系统所准备的代码。
+不过要注意的是,这个key是系统范围可见的。想象下面使用了cpuset的步骤::
+
+  capacity    C/2          C
+            ________    ________
+           /        \  /        \
+  CPUs     0  1  2  3  4  5  6  7
+           \__/  \______________/
+  cpusets   cs0         cs1
+
+可以通过下面的方式创建:
+
+.. code-block:: sh
+
+  mkdir /sys/fs/cgroup/cpuset/cs0
+  echo 0-1 > /sys/fs/cgroup/cpuset/cs0/cpuset.cpus
+  echo 0 > /sys/fs/cgroup/cpuset/cs0/cpuset.mems
+
+  mkdir /sys/fs/cgroup/cpuset/cs1
+  echo 2-7 > /sys/fs/cgroup/cpuset/cs1/cpuset.cpus
+  echo 0 > /sys/fs/cgroup/cpuset/cs1/cpuset.mems
+
+  echo 0 > /sys/fs/cgroup/cpuset/cpuset.sched_load_balance
+
+由于“这是”非对称CPU capacity系统,sched_asym_cpucapacity static key将使能。
+然而,CPU 0--1对应的调度域层级,capacity值仅有一个,该层级中SD_ASYM_CPUCAPACITY未被设置,
+它描述的是一个SMP区域,也应该被以此处理。
+
+因此,“典型的”保护非对称CPU capacity代码路径的代码模式是:
+
+- 检查sched_asym_cpucapacity static key
+- 如果它被使能,接着检查调度域层级中SD_ASYM_CPUCAPACITY标志位是否出现
+
+5. capacity感知调度的实现
+=========================
+
+5.1 CFS
+-------
+
+5.1.1 capacity适应性(fitness)
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+CFS最主要的capacity调度准则是::
+
+  task_util(p) < capacity(task_cpu(p))
+
+它通常被称为capacity适应性准则。也就是说,CFS必须保证任务“适合”在某个CPU上运行。
+如果准则被违反,任务将要更长地消耗该CPU,任务是CPU受限的(CPU-bound)。
+
+此外,uclamp允许用户空间指定任务的最小和最大利用率,要么以sched_setattr()的方式,
+要么以cgroup接口的方式(参阅Documentation/admin-guide/cgroup-v2.rst)。
+如其名字所暗示,uclamp可以被用在前一条准则中限制task_util()。
+
+5.1.2 被唤醒任务的CPU选择
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+CFS任务唤醒的CPU选择,遵循上面描述的capacity适应性准则。在此之上,uclamp被用来限制任务利用率,
+这令用户空间对CFS任务的CPU选择有更多的控制。也就是说,CFS被唤醒任务的CPU选择,搜索满足以下条件的CPU::
+
+  clamp(task_util(p), task_uclamp_min(p), task_uclamp_max(p)) < capacity(cpu)
+
+通过使用uclamp,举例来说,用户空间可以允许忙等待循环(100%使用率)在任意CPU上运行,
+只要给它设置低的uclamp.max值。相反,uclamp能强制一个小的周期性任务(比如,10%利用率)
+在最高性能的CPU上运行,只要给它设置高的uclamp.min值。
+
+.. note::
+
+  CFS的被唤醒的任务的CPU选择,可被能耗感知调度(Energy Aware Scheduling,EAS)
+  覆盖,在Documentation/scheduler/sched-energy.rst中描述。
+
+5.1.3 负载均衡
+~~~~~~~~~~~~~~
+
+被唤醒任务的CPU选择的一个病理性的例子是,任务几乎不睡眠,那么也几乎不发生唤醒。考虑::
+
+  w == wakeup event
+
+  capacity(CPU0) = C
+  capacity(CPU1) = C / 3
+
+                           workload on CPU0
+  CPU work ^
+           |     _________           _________           ____
+           |    |         |         |         |         |
+           +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-> time
+                w                   w                   w
+
+                           workload on CPU1
+  CPU work ^
+           |     ____________________________________________
+           |    |
+           +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+->
+                w
+
+该工作负载应该在CPU0上运行,不过如果任务满足以下条件之一:
+
+- 一开始发生不合适的调度(不准确的初始利用率估计)
+- 一开始调度正确,但突然需要更多的处理器功率
+
+则任务可能变为CPU受限的,也就是说 ``task_util(p) > capacity(task_cpu(p))``;
+CPU capacity调度准则被违反,将不会有任何唤醒事件来修复这个错误的CPU选择。
+
+这种场景下的任务被称为“不合适的”(misfit)任务,处理这个场景的机制同样也以此命名。
+Misfit任务迁移借助CFS负载均衡器,更明确的说,是主动负载均衡的部分(用来迁移正在运行的任务)。
+当发生负载均衡时,如果一个misfit任务可以被迁移到一个相较当前运行的CPU具有更高capacity的CPU上,
+那么misfit任务的主动负载均衡将被触发。
+
+5.2 RT
+------
+
+5.2.1 被唤醒任务的CPU选择
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+RT任务唤醒时的CPU选择,搜索满足以下条件的CPU::
+
+  task_uclamp_min(p) <= capacity(task_cpu(cpu))
+
+同时仍然允许接着使用常规的优先级限制。如果没有CPU能满足这个capacity准则,那么将使用基于严格优先级的调度,
+CPU capacity将被忽略。
+
+5.3 DL
+------
+
+5.3.1 被唤醒任务的CPU选择
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+DL任务唤醒时的CPU选择,搜索满足以下条件的CPU::
+
+  task_bandwidth(p) < capacity(task_cpu(p))
+
+同时仍然允许接着使用常规的带宽和截止期限限制。如果没有CPU能满足这个capacity准则,
+那么任务依然在当前CPU队列中。
-- 
2.17.1




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