1.. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 2.. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst 3 4:Original: Documentation/power/energy-model.rst 5 6:翻译: 7 8 唐艺舟 Tang Yizhou <tangyeechou@gmail.com> 9 10============ 11设备能量模型 12============ 13 141. 概述 15------- 16 17能量模型（EM）框架是一种驱动程序与内核子系统之间的接口。其中驱动程序了解不同 18性能层级的设备所消耗的功率，而内核子系统愿意使用该信息做出能量感知决策。 19 20设备所消耗的功率的信息来源在不同的平台上可能有很大的不同。这些功率成本在某些 21情况下可以使用设备树数据来估算。在其它情况下，固件会更清楚。或者，用户空间可能 22是最清楚的。以此类推。为了避免每一个客户端子系统对每一种可能的信息源自己重新 23实现支持，EM框架作为一个抽象层介入，它在内核中对功率成本表的格式进行标准化， 24因此能够避免多余的工作。 25 26功率值可以用毫瓦或“抽象刻度”表示。多个子系统可能使用EM，由系统集成商来检查 27功率值刻度类型的要求是否满足。可以在能量感知调度器的文档中找到一个例子 28Documentation/scheduler/sched-energy.rst。对于一些子系统，比如热能或 29powercap，用“抽象刻度”描述功率值可能会导致问题。这些子系统对过去使用的功率的 30估算值更感兴趣，因此可能需要真实的毫瓦。这些要求的一个例子可以在智能功率分配 31Documentation/driver-api/thermal/power_allocator.rst文档中找到。 32 33内核子系统可能（基于EM内部标志位）实现了对EM注册设备是否具有不一致刻度的自动 34检查。要记住的重要事情是，当功率值以“抽象刻度”表示时，从中推导以毫焦耳为单位 35的真实能量消耗是不可能的。 36 37下图描述了一个驱动的例子（这里是针对Arm的，但该方法适用于任何体系结构），它 38向EM框架提供了功率成本，感兴趣的客户端可从中读取数据:: 39 40 +---------------+ +-----------------+ +---------------+ 41 | Thermal (IPA) | | Scheduler (EAS) | | Other | 42 +---------------+ +-----------------+ +---------------+ 43 | | em_cpu_energy() | 44 | | em_cpu_get() | 45 +---------+ | +---------+ 46 | | | 47 v v v 48 +---------------------+ 49 | Energy Model | 50 | Framework | 51 +---------------------+ 52 ^ ^ ^ 53 | | | em_dev_register_perf_domain() 54 +----------+ | +---------+ 55 | | | 56 +---------------+ +---------------+ +--------------+ 57 | cpufreq-dt | | arm_scmi | | Other | 58 +---------------+ +---------------+ +--------------+ 59 ^ ^ ^ 60 | | | 61 +--------------+ +---------------+ +--------------+ 62 | Device Tree | | Firmware | | ? | 63 +--------------+ +---------------+ +--------------+ 64 65对于CPU设备，EM框架管理着系统中每个“性能域”的功率成本表。一个性能域是一组 66性能一起伸缩的CPU。性能域通常与CPUFreq策略具有1对1映射。一个性能域中的 67所有CPU要求具有相同的微架构。不同性能域中的CPU可以有不同的微架构。 68 69 702. 核心API 71---------- 72 732.1 配置选项 74^^^^^^^^^^^^ 75 76必须使能CONFIG_ENERGY_MODEL才能使用EM框架。 77 78 792.2 性能域的注册 80^^^^^^^^^^^^^^^^ 81 82“高级”EM的注册 83~~~~~~~~~~~~~~~~ 84 85“高级”EM因它允许驱动提供更精确的功率模型而得名。它并不受限于框架中的一些已 86实现的数学公式（就像“简单”EM那样）。它可以更好地反映每个性能状态的实际功率 87测量。因此，在EM静态功率（漏电流功率）是重要的情况下，应该首选这种注册方式。 88 89驱动程序应通过以下API将性能域注册到EM框架中:: 90 91 int em_dev_register_perf_domain(struct device *dev, unsigned int nr_states, 92 struct em_data_callback *cb, cpumask_t *cpus, bool milliwatts); 93 94驱动程序必须提供一个回调函数，为每个性能状态返回<频率,功率>元组。驱动程序 95提供的回调函数可以自由地从任何相关位置（DT、固件......）以及以任何被认为是 96必要的方式获取数据。只有对于CPU设备，驱动程序必须使用cpumask指定性能域的CPU。 97对于CPU以外的其他设备，最后一个参数必须被设置为NULL。 98 99最后一个参数“milliwatts”（毫瓦）设置成正确的值是很重要的，使用EM的内核 100子系统可能会依赖这个标志来检查所有的EM设备是否使用相同的刻度。如果有不同的 101刻度，这些子系统可能决定：返回警告/错误，停止工作或崩溃（panic）。 102 103关于实现这个回调函数的驱动程序的例子，参见第3节。或者在第2.4节阅读这个API 104的更多文档。 105 106 107“简单”EM的注册 108~~~~~~~~~~~~~~~~ 109 110“简单”EM是用框架的辅助函数cpufreq_register_em_with_opp()注册的。它实现了 111一个和以下数学公式紧密相关的功率模型:: 112 113 Power = C * V^2 * f 114 115使用这种方法注册的EM可能无法正确反映真实设备的物理特性，例如当静态功率 116（漏电流功率）很重要时。 117 118 1192.3 访问性能域 120^^^^^^^^^^^^^^ 121 122有两个API函数提供对能量模型的访问。em_cpu_get()以CPU id为参数，em_pd_get() 123以设备指针为参数。使用哪个接口取决于子系统，但对于CPU设备来说，这两个函数都返 124回相同的性能域。 125 126对CPU的能量模型感兴趣的子系统可以通过em_cpu_get() API检索它。在创建性能域时 127分配一次能量模型表，它保存在内存中不被修改。 128 129一个性能域所消耗的能量可以使用em_cpu_energy() API来估算。该估算假定CPU设备 130使用的CPUfreq监管器是schedutil。当前该计算不能提供给其它类型的设备。 131 132关于上述API的更多细节可以在 ``<linux/energy_model.h>`` 或第2.4节中找到。 133 134 1352.4 API的细节描述 136^^^^^^^^^^^^^^^^^ 137参见 include/linux/energy_model.h 和 kernel/power/energy_model.c 的kernel doc。 138 1393. 驱动示例 140----------- 141 142CPUFreq框架支持专用的回调函数，用于为指定的CPU（们）注册EM： 143cpufreq_driver::register_em()。这个回调必须为每个特定的驱动程序正确实现， 144因为框架会在设置过程中适时地调用它。本节提供了一个简单的例子，展示CPUFreq驱动 145在能量模型框架中使用（假的）“foo”协议注册性能域。该驱动实现了一个est_power() 146函数提供给EM框架:: 147 148 -> drivers/cpufreq/foo_cpufreq.c 149 150 01 static int est_power(unsigned long *mW, unsigned long *KHz, 151 02 struct device *dev) 152 03 { 153 04 long freq, power; 154 05 155 06 /* 使用“foo”协议设置频率上限 */ 156 07 freq = foo_get_freq_ceil(dev, *KHz); 157 08 if (freq < 0); 158 09 return freq; 159 10 160 11 /* 估算相关频率下设备的功率成本 */ 161 12 power = foo_estimate_power(dev, freq); 162 13 if (power < 0); 163 14 return power; 164 15 165 16 /* 将这些值返回给EM框架 */ 166 17 *mW = power; 167 18 *KHz = freq; 168 19 169 20 return 0; 170 21 } 171 22 172 23 static void foo_cpufreq_register_em(struct cpufreq_policy *policy) 173 24 { 174 25 struct em_data_callback em_cb = EM_DATA_CB(est_power); 175 26 struct device *cpu_dev; 176 27 int nr_opp; 177 28 178 29 cpu_dev = get_cpu_device(cpumask_first(policy->cpus)); 179 30 180 31 /* 查找该策略支持的OPP数量 */ 181 32 nr_opp = foo_get_nr_opp(policy); 182 33 183 34 /* 并注册新的性能域 */ 184 35 em_dev_register_perf_domain(cpu_dev, nr_opp, &em_cb, policy->cpus, 185 36 true); 186 37 } 187 38 188 39 static struct cpufreq_driver foo_cpufreq_driver = { 189 40 .register_em = foo_cpufreq_register_em, 190 41 }; 191