Perfetto 翻译第十四篇-数据来源-CPU调度信息

前言：虽然有翻译软件，虽然有chatgpt,毕竟语言隔阂，对这个工具还是一知半解，因此想通过翻译的方式和大家来一起学习下Perfetto这个强大的工具

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英文原文在这里
在Android和Linux上，Perfetto可以通过Linux内核的 ftrace收集调度程序的trace。
这允许获得细粒度的调度事件，例如：

• 在任何时间点，哪个线程在哪个CPU核心上调度，精度为纳秒。
• 正在运行的线程被取消调度的原因（例如，抢占、在互斥对象上被阻塞、阻塞系统调用或任何其他等待队列）
• 线程有资格执行的时间点，即使它没有立即放在任何CPU运行队列中，以及使其可执行的源线程。

UI

UI将各个调度事件表示为切片：

cpu-zoomed.png

单击CPU切片会在详细信息面板中显示相关信息：

cpu-sched-details.png

向下滚动，当展开进程时，调度事件还为每个线程创建一个轨道，这允许跟踪单个线程状态的演变：

thread-states.png

SQL

在SQL级别，调度数据可从sched_slice表中查询。

select ts, dur, cpu, end_state, priority, process.name, thread.name
from sched_slice left join thread using(utid) left join process using(upid)

截屏2023-10-11 22.39.29.png

TraceConfig

要收集这些数据，请包括以下数据源：

# Scheduling data from the kernel.
data_sources: {
  config {
    name: "linux.ftrace"
    ftrace_config {
      compact_sched: {
        enabled: true
      }
      ftrace_events: "sched/sched_switch"
      # optional: precise thread lifetime tracking:
      ftrace_events: "sched/sched_process_exit"
      ftrace_events: "sched/sched_process_free"
      ftrace_events: "task/task_newtask"
      ftrace_events: "task/task_rename"
    }
  }
}

# Adds full process names and thread<>process relationships:
data_sources: {
  config {
    name: "linux.process_stats"
  }
}

调度唤醒和延迟分析

通过在TraceConfig中进一步启用以下功能，ftrace数据源还将记录调度唤醒事件：

 ftrace_events: "sched/sched_wakeup_new"
 ftrace_events: "sched/sched_waking"

虽然只有当线程处于R（不可运行）状态且在CPU运行队列上运行时才会发出 sched_switch 事件，但当任何事件导致线程状态更改时，都会发出sched_waking事件。

比如以下示例：

Thread A
condition_variable.wait()
                                     Thread B
                                     condition_variable.notify()

当线程A调用wait（）挂起时，它将进入状态S（睡眠），并从CPU运行队列中移除。当线程B通知变量condition_variable时，内核会将线程A转换为R（不可运行）状态。此时线程A有资格被放回运行队列中。然而，这可能在一段时间内不会发生，例如：

• 所有CPU可能都忙于运行其他线程，线程A需要等待分配一个运行队列槽（或者其他线程具有更高的优先级）。
• 当前CPU之外的其他一些CPU，但是调度程序负载均衡器可能需要一些时间来移动另一个CPU上的线程。

除非使用实时线程优先级，否则大多数Linux内核调度程序配置都不是严格的工作保护配置。例如，调度器可能更倾向于等待一段时间，希望在当前CPU上运行的其他线程进入空闲状态，从而避免跨CPU迁移，这可能更费时费力（功耗）。

注意：sched_waking和sched_wakeup提供的信息几乎相同。不同之处在于CPU之间的唤醒事件，这些事件涉及处理器间中断。前者在源（唤醒）CPU上发射，后者在目标（唤醒）CPU上发射。sched_waking通常足以进行延迟分析，除非您正在研究由于跨处理器间处理而导致的延迟。

启用sched_weaking事件时，在选择CPU切片时，UI中将显示以下内容：

latency.png

解码end_state

sched_slice 表包含有关系统调度活动的信息：

> select * from sched_slice limit 1
id       type            ts     dur    cpu  utid    end_state   priority
0   sched_slice  70730062200 125364.    0     1     S                 130  

表中的每一行都显示了给定线程（utild）何时开始运行（ts）、在哪个内核上运行（cpu）、运行了多长时间（dur）以及停止运行的原因：end_state。

end_state被编码为一个或多个ascii字符。可以使用以下翻译将end_state转换为可读文本：

截屏2023-10-11 22.55.48.png

但并不是所有的字符组合都有意义。

如果我们不知道调度何时结束（例如，因为trace在线程仍在运行时结束），end_state将为NULL，dur将为-1。

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后记：
1 本次主要使用百度翻译，虽然被骂，但至少翻译这个工具降低了门槛。
2 英文文档中的长难句真的是又长又难，基于百度的翻译，然后自己再调整下，水平实在有限。
3 技术背景知识不够，有些专有名词不知道怎么翻译，也不知道百度翻译的是否准确，功夫在诗外。
4 万事开头难，中间难不难，还不知道。中间的事后面再说，正确一天翻译一篇。
5 虽然可能会有人不屑，但总要有人去做不起眼的小事。
6 google 厉害，这个perfetto 工具也很厉害。君子善假于物也。
7 工具的使用是最简单的入门，背后还有更多的东西值得学习。
8 水平实在有限，闻过则喜，希望有更多的人反馈，期待更好的建议