/******以下结论和代码分析都是基于最新Linux master分支(Linux5.0)******/

1. 负载结构体

每个调度实体都有一个负载结构，用来跟踪调度实体对系统的负载贡献

struct sched_entity { 

struct load_weight        load;  
#ifdef CONFIG_SMP
    struct sched_avg        avg;
#endif
};

struct sched_avg {
    u64                last_update_time;/*上次负载更新时间 */
    u64                load_sum;/* 负载贡献*/
    u64                runnable_load_sum;/*runable状态负载贡献 */
    u32                util_sum; /* running状态负载贡献*/
    u32                period_contrib;/*负载计算时，不足一个周期的部分 */
    unsigned long            load_avg;/* 平均负载*/
    unsigned long            runnable_load_avg;/* runable 状态平均负载*/
    unsigned long            util_avg;/* running状态平均负载*/
}

调度实体sched_entity和cfs_rq都内嵌一个shed_avg。

调度实体sched_enity说明：

load_sum: /*累计runable和block衰减负载 */

runnable_load_sum 与load_sum一样

util_sum:/* 累计running衰减时间总和*/

load_avg: 平均负载, (load_sum*load->weight)/最大衰减值

最大衰减累加时间：进程在CPU上运行无限长时，根据PELT算法计算出的衰减值.

当进程无限运行后，load_avg总是无限接近进程权重值(load.weight)

对调度实体来说load_sum=runnable_load_sum,   load_avg=runnable_load_avg

对于CFS调度队列来说
load_sum  = 整个队列负载 * 整个队列权重

 

2. 调度实体/CFS队列负载更新

每个调度实体负载更新的时机:

1. 从阻塞状态到runnable状态(入队列)

2. 从running状态到runnable状态(入队列)

3. 从runnable状态到running状态(出队列,CPU运行)

4. 从runable状态到阻塞状态(出队列)

总结: 入队列和出队列更新调度实体负载/CFS负载

进程负载更新函数为update_load_avg,

static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
{
    u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
    /*更新调度实体负载 */
    if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
        __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
    /* 更新CFS队列负载*/
    decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
}

2.1 调度实体负载更新

int __update_load_avg_se(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
{
        /*更新load_sun和runnable_load_sun */    
    if (___update_load_sum(now, &se->avg, !!se->on_rq, !!se->on_rq,
                cfs_rq->curr == se)) {
        /*更新平均负载load_avg和runnable_load_avg *
        ___update_load_avg(&se->avg, se_weight(se), se_runnable(se));   
        return 1;
    }

    return 0;
}

其中__update_load_sum根据PELT算法计算调度实体负载，从传的参数也可以看出，

对于调度实体load=runnable = !!se->on_rq,非0即1

而平均负载的计算，传了se的weight和runnable weight，对于线程调度实体，weight==runnable weight

static __always_inline void
___update_load_avg(struct sched_avg *sa, unsigned long load, unsigned long runnable)
{
    u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;/* 根据PELT计算的最大负载值*/

/* 计算平均负载*/
    sa->load_avg = div_u64(load * sa->load_sum, divider);
    sa->runnable_load_avg =    div_u64(runnable * sa->runnable_load_sum, divider);
    WRITE_ONCE(sa->util_avg, sa->util_sum / divider);
}

2.2 CFS 队列负载更新

/* 实际上跟调度实体调用函数一样，只是参数有差别*/

int __update_load_avg_cfs_rq(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
{
    if (___update_load_sum(now, &cfs_rq->avg,
                scale_load_down(cfs_rq->load.weight),
                scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight),
                cfs_rq->curr != NULL)) {

        ___update_load_avg(&cfs_rq->avg, 1, 1);
        trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
        return 1;
    }

    return 0;
}

3. 调度实体入队列/出队列对CFS队列负载的影响

3.1 调度实体加入CFS队列时

static void
enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
{

  /*更新调度实体虚拟时间和min_vruntime */

    update_curr(cfs_rq);
    /* 先更新se负载*/
    update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
    /* 把se 的runnable load_sum加到CFS队列的runnable_load_sum*/
    enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);

/* 把se的权重load.weight加到CFS队列的总权重*/
    account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
    if (!curr)
        __enqueue_entity(cfs_rq, se);/*加如运行队列红黑数 */
    se->on_rq = 1;/* 标记入在runnable队列上*/
}

3.2 调度实体出队列

static void
dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
{
    /*
     更新虚拟时间和min_vruntime
     */
    update_curr(cfs_rq);

    /*更新调度实体和CFS负载 */
    update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
    /*减去se的runable负载 */
    dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
    /*标记se没有在运行队列 */
    se->on_rq = 0;
    /*减去se的权重load.weight */
    account_entity_dequeue(cfs_rq, se);

}

4. 负载更新函数

/* 更新se的load_sum和load_avg*/

int __update_load_avg_se(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)

/* 更新cfs的load_sum和load_avg*/

int __update_load_avg_cfs_rq(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)

/*更新load_sum */

___update_load_sum(u64 now, struct sched_avg *sa,unsigned long load, unsigned long runnable, int running)

/*更新load_avg */

___update_load_avg(struct sched_avg *sa, unsigned long load, unsigned long runnable)