cstate
基本流程
do_idle() 是统一入口：先判断是否轮询，否则进入 cpuidle_idle_call()；
后者在 cpuidle 可用时选择并进入 idle state，不可用时回退到架构默认 idle。
下面按当前 linux-drm 源码整理，省略调度检查、统计和部分特殊平台分支。
do_idle()
├─ 强制轮询，或广播定时器事件已到期
│ ├─ tick_nohz_idle_restart_tick()
│ └─ cpu_idle_poll() # 忙等；x86 可用 idle=poll 强制选择
└─ cpuidle_idle_call()
├─ cpuidle_get_device() # 当前 CPU 的 cpuidle device
├─ cpuidle_get_cpu_driver() # 对应的 cpuidle driver
│
├─ cpuidle_not_available()： # **cpuidle 不可用**
│ ├─ idle_call_stop_or_retain_tick() # 按条件停止或保留调度 tick
│ └─ default_idle_call()
│ └─ arch_cpu_idle()
│ └─ static_call(x86_idle)() # 以下为 x86 常见实现
│ ├─ default_idle()
│ │ └─ raw_safe_halt()
│ │ └─ arch_safe_halt()
│ │ └─ native_safe_halt() # 原生实现：STI; HLT
│ └─ mwait_idle() # MONITOR; STI; MWAIT，默认 C1
│
└─ cpuidle 可用
├─ idle_should_enter_s2idle()，或设置了 forced_idle_latency_limit_ns
│ ├─ s2idle 时先尝试 call_cpuidle_s2idle()
│ │ └─ cpuidle_enter_s2idle()
│ │ └─ enter_s2idle_proper() → cpuidle_state::enter_s2idle()
│ │ # 选择满足延迟限制的最深 s2idle 状态；成功后返回
│ └─ s2idle 路径未进入状态，或为强制 idle
│ ├─ tick_nohz_idle_stop_tick()
│ ├─ cpuidle_find_deepest_state() # 绕过 governor，按延迟限制选最深状态
│ └─ call_cpuidle()
├─ 普通 idle，且 driver 提供多个状态
│ ├─ cpuidle_select()
│ │ └─ cpuidle_governor::select() # 选择状态，并给出是否停止 tick 的建议
│ ├─ idle_call_stop_or_retain_tick()
│ │ ├─ tick_nohz_idle_stop_tick() # 建议停止，或 tick 已经停止
│ │ └─ tick_nohz_idle_retain_tick() # 否则保留 tick
│ ├─ call_cpuidle()
│ └─ cpuidle_reflect() # 唤醒后将实际进入的状态反馈给 governor
└─ 普通 idle，只有一个状态
├─ idle_call_stop_or_retain_tick()
└─ call_cpuidle(..., 0) # 无需 governor 选择，直接使用 state 0
上面各处 call_cpuidle() 的常见进入路径：
call_cpuidle()
└─ cpuidle_enter()
└─ cpuidle_enter_state()
├─ tick_broadcast_enter() # 仅在状态带 CPUIDLE_FLAG_TIMER_STOP 时
└─ cpuidle_state::enter() # driver 回调实际执行 HLT、MWAIT 等操作
在 guest 中，若 hypervisor 启用了 HLT 拦截，default_idle() 最终执行的 HLT 会导致 VM exit；
如果关闭了 HLT 拦截，则不会仅因该指令而退出。原生实现如下：
static __always_inline void native_safe_halt(void)
{
x86_idle_clear_cpu_buffers();
asm volatile("sti; hlt": : :"memory");
}
使用指令是什么?
pause
PAUSE 更像是给原有自旋循环加了一条“我正在等”的提示。它不负责检测条件，也不需要其他 CPU 专门唤醒；执行完后，程序自己再次检查条件。Intel 系统编程手册 (https://www.intel.com/content/dam/support/us/en/documents/processors/pentium4/sb/25366821.pdf)
还有一个很有意思的兼容设计：PAUSE 的编码是 F3 90，也就是 REP NOP。老处理器可以把它作为 NOP 执行，新处理器则识别出自旋提示。因此它能在保持程序逻辑不变的前提下优化等待。你看到某些旧代码把 cpu_relax() 写成 rep; nop，表达的也是这个意思。Intel 指令手册：PAUSE (https://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/manuals/64-ia-32-architectures-software-developer-vol-2b-manual.pdf)
cpu_relax() 是内核用于忙等循环的架构相关提示指令。在你当前这份源码中，x86 最终执行 PAUSE，ARM64 执行 YIELD。
x86 实现在 arch/x86/include/asm/vdso/processor.h:11 (arch/x86/include/asm/vdso/processor.h:11)：
static __always_inline void native_pause(void)
{
asm volatile("pause" ::: "memory");
}
static __always_inline void cpu_relax(void)
{
native_pause();
}
hlt && monitor/mwait
• HLT 在 8086/8088 时代就有，提供最基本的“停止执行，等待中断”的能力。Intel ASM86 手册 (https://community.intel.com/cipcp26785/attachments/cipcp26785/c-compiler/31103/1/121703-003_ASM86_Language_Reference_Manual_Nov83.pdf)
• MONITOR/MWAIT 到 Pentium 4 的 SSE3 时代才引入，针对多线程同步、共享执行资源等需求增加了新的等待方式，所以也已经是二十多年前的技术。Intel 架构手册 (https://cdrdv2-public.intel.com/774491/253669-sdm-vol-3b.pdf)
它解决的一个具体问题是：
HLT： CPU 1 写入“有工作” → 发送 IPI → CPU 0 被唤醒
MONITOR + MWAIT： CPU 0 已监视通知地址 CPU 1 写入“有工作” → 硬件监视触发 → CPU 0 退出等待
这样可以避免某些场景下发送、处理中断的开销。Intel 手册明确使用 complement（补充） 来描述 MONITOR/MWAIT 与 HLT/PAUSE 的关系。Intel 多处理器管理说明 (https://cdrdv2-public.intel.com/671294/252046-sdm-change-document.pdf)
在 Linux 的 CPU idle 场景里，它们又确实存在“优先用较新机制，不适用时回退”的关系。 你当前源码中的 prefer_mwait_c1_over_halt() (arch/x86/ kernel/process.c:868) 就明确表达了：
• 支持且满足条件时，优先用 MWAIT。 • 不支持、有相关硬件问题，或指定 idle=nomwait 时，回退到 HLT。
因此，你把 MWAIT 理解为为多线程同步和电源管理增加能力的后续机制很合适；而 HLT 仍然保留着简单、基础、兼容性好的等待接口这一角色。
一般来说，内核通过 MONITOR + MWAIT 指令请求进入 C6， 每次进入时不需要调用 BIOS/UEFI 或 ACPI 方法。 调用路径是：
cpuidle governor 选择 C6
→ intel_idle()
→ mwait_idle_with_hints(0x20, 1)
→ MONITOR
→ MWAIT
对应 drivers/idle/intel_idle.c 的 intel_idle() 和 arch/x86/include/asm/mwait.h 的 mwait_idle_with_hints()。
两条指令各有作用：
- MONITOR：监视当前线程的 flags 所在内存区域，让其他 CPU 设置重新调度标志时可以唤醒它。内核会在设置监视后再次检查是否需要调度，避免遗漏唤醒。
- MWAIT：实际进入等待。这里 EAX=0x20 是该型号的 C6 请求，ECX=1 表示允许中断打断等待，即使当时屏蔽了可屏蔽中断。
0x20 是 hint，请求而非保证。最终能进入多深的状态，由 CPU 内部电源管理逻辑结合硬件配置、同一核心另一个超线程是否空闲等条件决定。内核文档 (https://www.kernel.org/doc/html/latest/admin-guide/pm/intel_idle.html#enumeration-of-idle-states)
固件的作用需要分阶段看：
阶段 固件的作用 ━━━━━━━━━━━━━━━━━ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 开机初始化 配置电源管理寄存器、允许的状态及限制，并通过 ACPI 提供状态信息 ───────────────── ──────────────────────────────────────────────────────────────── 每次进入核心 C6 OS 执行 MWAIT，CPU 内部完成状态转换，无需经过 BIOS 调用 ───────────────── ──────────────────────────────────────────────────────────────── 实际能否进入 仍受固件预先设置的硬件限制影响
cstate 一共有多少层
不同的机器不同的的
- 从 drivers/idle/intel_idle.c::intel_idle_ids 就可以看出来， 这说明具体有多少层都是代码中定义枚举出来的。
- intel_idle_init_cstates_acpi_lpi 可以看到 cstate 是从 acpi 中获取的
cstate 可以走 acpi ，也可以走 intel_idle ，所以在 intel_idle 和 acpi 都有定义，比较合理了。
13900k 中分析:
🧀 cpupower idle-info
CPUidle driver: intel_idle
CPUidle governor: menu
analyzing CPU 21:
Number of idle states: 4
Available idle states: POLL C1_ACPI C2_ACPI C3_ACPI
POLL:
Flags/Description: CPUIDLE CORE POLL IDLE
Latency: 0
Usage: 49122410
Duration: 195515238
C1_ACPI:
Flags/Description: ACPI FFH MWAIT 0x0
Latency: 1
Usage: 591051105
Duration: 105530636171
C2_ACPI:
Flags/Description: ACPI FFH MWAIT 0x21
Latency: 127
Usage: 205388762
Duration: 147772318872
C3_ACPI:
Flags/Description: ACPI FFH MWAIT 0x60
Latency: 1048
Usage: 5242208
Duration: 427034713752
而且 n100 的机器上有 C10 状态，而且一共存在 5 个状态
~ 🐶 took 6s
🧀 cpupower idle-info
CPUidle driver: intel_idle
CPUidle governor: menu
analyzing CPU 2:
Number of idle states: 5
Available idle states: POLL C1E C6 C8 C10
POLL:
Flags/Description: CPUIDLE CORE POLL IDLE
Latency: 0
Usage: 24349
Duration: 957424
C1E:
Flags/Description: MWAIT 0x01
Latency: 2
Usage: 5298721
Duration: 493190555
C6:
Flags/Description: MWAIT 0x20
Latency: 195
Usage: 1699893
Duration: 1490308215
C8:
Flags/Description: MWAIT 0x40
Latency: 260
Usage: 65316
Duration: 514509727
C10:
Flags/Description: MWAIT 0x60
Latency: 660
Usage: 11350519
Duration: 857692959524
cstate 会导致性能下降，但是延迟降低
sudo cgexec –sticky -g cpu,memory,cpuset:/ taskset -ac 30 /usr/bin/sysbench cpu –cpu-max-prime=1000000 run –threads=1
INTEL(R) XEON(R) GOLD 6530
第一轮测试
# events per second: 5.81
# events per second: 3.96
# events per second: 3.96
# events per second: 5.81
configs=(
["0"]=""
["1"]="intel_idle.max_cstate=0 processor.max_cstate=1 intel_pstate=disable"
["2"]="intel_idle.max_cstate=0 processor.max_cstate=1"
["3"]="intel_idle.max_cstate=0"
["4"]="intel_pstate=disable"
["5"]=""
)
可以看到，当禁用了 cstate 性能下降，但是 intel_pstate 被禁用就没什么影响。
第二轮测试
上测试，测试方法分别为:
sudo cgexec –sticky -g cpu,memory,cpuset:/ taskset -ac 30 /usr/bin/sysbench cpu –cpu-max-prime=1000000 run –threads=1
/usr/bin/sysbench cpu –cpu-max-prime=1000000 run –threads=8
所以，似乎性能的关键在于 cstate 是否打开啊。
首先关掉所有的 cstate ，测试频率为
24 cpu MHz : 2699
104 cpu MHz : 2700
events per second: 3.88
events per second: 46.39
然后打开 C6，也就是 sudo cpupower idle-set -e 3
🧀 sudo cpupower idle-info
CPUidle driver: intel_idle
CPUidle governor: menu
analyzing CPU 0:
Number of idle states: 4
Available idle states: POLL C1 C1E C6
POLL (DISABLED) :
Flags/Description: CPUIDLE CORE POLL IDLE
Latency: 0
Usage: 335805
Duration: 21370333
C1 (DISABLED) :
Flags/Description: MWAIT 0x00
Latency: 1
Usage: 256757
Duration: 64096263
C1E (DISABLED) :
Flags/Description: MWAIT 0x01
Latency: 2
Usage: 18532835
Duration: 13457686591
C6:
Flags/Description: MWAIT 0x20
Latency: 290
Usage: 25416114
Duration: 38744715490
1 cpu MHz : 3751
1 cpu MHz : 3800
1 cpu MHz : 3830
1 cpu MHz : 3869
1 cpu MHz : 3901
1 cpu MHz : 3934
1 cpu MHz : 3947
1 cpu MHz : 3952
1 cpu MHz : 3968
1 cpu MHz : 3974
1 cpu MHz : 3977
2 cpu MHz : 3987
1 cpu MHz : 3991
2 cpu MHz : 3992
1 cpu MHz : 3995
1 cpu MHz : 3996
1 cpu MHz : 3997
1 cpu MHz : 3998
3 cpu MHz : 3999
105 cpu MHz : 4000
测试结果为:
events per second: 5.80
events per second: 30.97
13th Gen Intel(R) Core(TM) i9-13900K
关闭所有的 cstate ，结果反而是 CPU 在满频率跑
cpu MHz : 5500.000
cpu MHz : 5500.000
cpu MHz : 5500.000
cpu MHz : 5499.944
cpu MHz : 5500.055
cpu MHz : 5500.055
cpu MHz : 5500.000
cpu MHz : 5499.944
cpu MHz : 5500.000
cpu MHz : 5500.000
cpu MHz : 5500.000
cpu MHz : 5500.000
cpu MHz : 5500.000
cpu MHz : 5500.000
cpu MHz : 5500.000
cpu MHz : 5500.055
cpu MHz : 4300.012
cpu MHz : 4300.034
cpu MHz : 4300.000
cpu MHz : 4300.004
cpu MHz : 4300.006
cpu MHz : 4300.000
cpu MHz : 4299.889
cpu MHz : 4300.023
cpu MHz : 4300.028
cpu MHz : 4300.076
cpu MHz : 4299.930
cpu MHz : 4299.951
cpu MHz : 4300.084
cpu MHz : 4299.981
cpu MHz : 4299.920
cpu MHz : 4299.945
events per second: 7.97
events per second: 63.55
如果打开 c6，结果为: sudo cpupower idle-set -e 3
events per second: 8.27
events per second: 63.77
如果打开所有
events per second: 8.08
events per second: 8.12
events per second: 63.72
只能说，对于 13900k ，Cstate 的打开与否，差别不大。
Intel(R) Xeon(R) Gold 5218 CPU @ 2.30GHz
sudo cpupower idle-set -e 3
sysbench cpu –cpu-max-prime=1000000 run –threads=1
events per second: 1.60 (关闭 c6) events per second: 2.20 (打开 c6)
Hygon C86 7380 32-core Processor
(全部都打开) events per second: 2.13 events per second: 2.11
events per second: 2.06 events per second: 2.04
(仅仅关闭 c3) events per second: 1.87 events per second: 1.85
Intel(R) Xeon(R) Gold 6442Y
$ sudo cpupower idle-info
CPUidle driver: intel_idle
CPUidle governor: menu
analyzing CPU 0:
Number of idle states: 4
Available idle states: POLL C1 C1E C6
POLL:
Flags/Description: CPUIDLE CORE POLL IDLE
Latency: 0
Usage: 1182456
Duration: 3423380
C1:
Flags/Description: MWAIT 0x00
Latency: 1
Usage: 4159557
Duration: 412899749
C1E:
Flags/Description: MWAIT 0x01
Latency: 2
Usage: 3816990355
Duration: 3649371734916
C6:
Flags/Description: MWAIT 0x20
Latency: 290
Usage: 1746598455
Duration: 1831095620948
96 thread 的机器，一共存在 8 个 core 被 busy polling 轮询
关闭 c6 的性能: events per second: 4.54
打开 c6 的性能 events per second: 5.40
cstate 对于网络性能影响
Intel(R) Xeon(R) Gold 6442Y
sudo nerdctl run –privileged -it –rm –network host networkstatic/iperf3 -c 10.0.129.145 -t 0
关闭之后，为 16.0 Gbits/sec 和 16.5 Gbits/sec
13900K
ping 延迟下降 10 倍
可以的，而且非常明显，
配置两个虚拟机为 vhost-net 网络，从一个虚拟机中 ping 另外一个虚拟机 fping -l 10.0.14.0
cstate 后，每一级都关闭
10.0.14.0 : [198], 64 bytes, 0.093 ms (0.348 avg, 0% loss)
10.0.14.0 : [199], 64 bytes, 0.103 ms (0.347 avg, 0% loss)
10.0.14.0 : [200], 64 bytes, 0.074 ms (0.345 avg, 0% loss)
10.0.14.0 : [201], 64 bytes, 0.063 ms (0.344 avg, 0% loss)
10.0.14.0 : [202], 64 bytes, 0.081 ms (0.343 avg, 0% loss)
10.0.14.0 : [203], 64 bytes, 0.078 ms (0.341 avg, 0% loss)
10.0.14.0 : [204], 64 bytes, 0.102 ms (0.340 avg, 0% loss)
10.0.14.0 : [205], 64 bytes, 0.065 ms (0.339 avg, 0% loss)
10.0.14.0 : [206], 64 bytes, 0.114 ms (0.338 avg, 0% loss)
10.0.14.0 : [207], 64 bytes, 0.078 ms (0.336 avg, 0% loss)
如果全部打开后，结果为:
10.0.14.0 : [42], 64 bytes, 1.09 ms (0.321 avg, 0% loss)
10.0.14.0 : [43], 64 bytes, 0.779 ms (0.331 avg, 0% loss)
10.0.14.0 : [44], 64 bytes, 0.913 ms (0.344 avg, 0% loss)
10.0.14.0 : [45], 64 bytes, 1.18 ms (0.362 avg, 0% loss)
10.0.14.0 : [46], 64 bytes, 0.773 ms (0.371 avg, 0% loss)
10.0.14.0 : [47], 64 bytes, 0.789 ms (0.380 avg, 0% loss)
iperf3 性能提升
[ 5] 48.00-49.00 sec 4.53 GBytes 38.9 Gbits/sec
[ 5] 49.00-50.00 sec 4.58 GBytes 39.4 Gbits/sec
[ 5] 50.00-51.00 sec 4.56 GBytes 39.2 Gbits/sec
[ 5] 51.00-52.00 sec 4.57 GBytes 39.3 Gbits/sec
[ 5] 52.00-53.00 sec 4.54 GBytes 39.0 Gbits/sec
[ 5] 53.00-54.00 sec 4.29 GBytes 36.9 Gbits/sec (如果 sudo cpupower -d 1)
[ 5] 54.00-55.00 sec 3.66 GBytes 31.4 Gbits/sec
[ 5] 55.00-56.00 sec 3.70 GBytes 31.8 Gbits/sec
[ 5] 56.00-57.00 sec 3.68 GBytes 31.6 Gbits/sec
[ 5] 57.00-58.00 sec 3.70 GBytes 31.8 Gbits/sec
[ 5] 58.00-59.00 sec 3.64 GBytes 31.3 Gbits/sec
[ 5] 59.00-60.00 sec 3.66 GBytes 31.5 Gbits/sec
[ 5] 60.00-61.00 sec 3.70 GBytes 31.8 Gbits/sec
[ 5] 61.00-62.00 sec 3.66 GBytes 31.4 Gbits/sec
[ 5] 62.00-63.00 sec 3.76 GBytes 32.3 Gbits/sec
[ 5] 63.00-64.00 sec 3.66 GBytes 31.4 Gbits/sec
[ 5] 64.00-65.00 sec 3.73 GBytes 32.0 Gbits/sec
[ 5] 65.00-66.00 sec 3.73 GBytes 32.1 Gbits/sec
[ 5] 66.00-67.00 sec 3.71 GBytes 31.8 Gbits/sec
如果所有的核心跑满，cstate 的修改意义不大
Intel(R) Xeon(R) Gold 5218 CPU @ 2.30GHz
打开所有的 cstate
🧀 /usr/bin/sysbench cpu --cpu-max-prime=1000000 run --threads=$(nproc --all)
CPU speed:
events per second: 253.46
关闭所有的 cstate
🧀 /usr/bin/sysbench cpu --cpu-max-prime=1000000 run --threads=$(nproc --all)
sysbench 1.0.17-41cf132 (using bundled LuaJIT 2.1.0-beta2)
CPU speed:
events per second: 251.31
基本没区别了。
参数的含义
acpi 和 intel_idle 分别都提供了自己的 idle driver:
/sys/module/processor/parameters/max_cstate
/sys/module/intel_idle/parameters/max_cstate
drivers/acpi/processor_idle.c
这是一个静态变量，所以 processor.max_cstate 是不可以影响到 intel 的 max_cstate 的 这两个参数是独立的。
processor.max_cstate=0 的含义是什么?
drivers/acpi/processor_idle.c 中的确存在这样的逻辑
if (max_cstate == 0)
max_cstate = 1;
设置之后，可以看到，最高就是 C1
$ sudo cpupower idle-info
CPUidle driver: acpi_idle
CPUidle governor: menu
analyzing CPU 0:
Number of idle states: 2
Available idle states: POLL C1
POLL:
Flags/Description: CPUIDLE CORE POLL IDLE
Latency: 0
Usage: 83
Duration: 2916
C1:
Flags/Description: ACPI FFH MWAIT 0x0
Latency: 1
Usage: 366840
Duration: 355738830
intel_idle.max_cstate=0 和 processor.max_cstate=1 是独立参数
例如 processor.max_cstate=1 ，那么可以找到结果为:
$ sudo cpupower idle-info
CPUidle driver: intel_idle
CPUidle governor: menu
analyzing CPU 0:
Number of idle states: 3
Available idle states: POLL C1_ACPI C2_ACPI
POLL:
Flags/Description: CPUIDLE CORE POLL IDLE
Latency: 0
Usage: 25
Duration: 515
C1_ACPI:
Flags/Description: ACPI FFH MWAIT 0x0
Latency: 1
Usage: 2815
Duration: 168086
C2_ACPI:
Flags/Description: ACPI FFH MWAIT 0x20
Latency: 41
Usage: 301145
Duration: 310684949
intel 服务器 cstate 的关闭会导致频率变化，同时相应的出现性能变化
- 默认高频
- 关闭 Cstate 导致进入到低频
- 搞负载导致进入到低频
INTEL(R) XEON(R) GOLD 6530
如果 sudo cpupower idle-set -e 2
那么 sudo cgexec -g cpu,memory,cpuset:/ sysbench cpu –cpu-max-prime=1000000 run –threads=1 结果的变化为:
events per second: 3.95
events per second: 5.81
其频率变化为:
1 cpu MHz : 2696
1 cpu MHz : 2698
1 cpu MHz : 2699
2 cpu MHz : 2700
10 cpu MHz : 4000
2 cpu MHz : 4001
3 cpu MHz : 4006
2 cpu MHz : 4007
这说明 aperfmperf 获取的频率和 sysbench 测试都是非常有说服力的。
但是需要指出的是，这种 cstate 导致频率的变化如此之大，不是普遍的，例如。 13th Gen Intel(R) Core(TM) i9-13900K 关闭 C state 之后，所有的核心都会是 4.3 和 5.5G Hz
Intel(R) Xeon(R) Gold 6442Y
当关闭各级 cstate 的时候:
24 cpu MHz : 3299
72 cpu MHz : 3300
当打开全部
2 cpu MHz : 4001
1 cpu MHz : 4002
2 cpu MHz : 4003
3 cpu MHz : 4004
5 cpu MHz : 4005
1 cpu MHz : 4006
当高负载的时候:
11 cpu MHz : 3299
85 cpu MHz : 3300
Intel(R) Xeon(R) Gold 5218 CPU @ 2.30GHz
40 cpu MHz : 3900
加压后
35 cpu MHz : 2799
29 cpu MHz : 2800
sudo cpupower idle-set -e 1 效果类似
如何理解空载的时候，但是 CPU 频率很高
intel 服务器默认高频，加负载负载，频率变低
hygon 机器是反过来的，默认低频，加负载，变高
具体实现就不知道了，应该和硬件实现有关系吧。
cstate
cstate governor
定义在 drivers/cpuidle/governors/ 中四个文件中:
static struct cpuidle_governor menu_governor = {
.name = "menu",
.rating = 20,
.enable = menu_enable_device,
.select = menu_select,
.reflect = menu_reflect,
};
static struct cpuidle_governor ladder_governor = {
.name = "ladder",
.rating = 10,
.enable = ladder_enable_device,
.select = ladder_select_state,
.reflect = ladder_reflect,
};
static struct cpuidle_governor haltpoll_governor = {
.name = "haltpoll",
.rating = 9,
.enable = haltpoll_enable_device,
.select = haltpoll_select,
.reflect = haltpoll_reflect,
};
static struct cpuidle_governor teo_governor = {
.name = "teo",
.rating = 19,
.enable = teo_enable_device,
.select = teo_select,
.reflect = teo_reflect,
};
cstate driver
这就很多了:
🧀 rg -l "static struct cpuidle_driver"
arch/x86/kernel/apm_32.c
arch/sh/kernel/cpu/shmobile/cpuidle.c
arch/arm/mach-s3c/cpuidle-s3c64xx.c
arch/arm/mach-omap2/cpuidle44xx.c
arch/arm/mach-omap2/cpuidle34xx.c
arch/arm/mach-imx/cpuidle-imx7ulp.c
arch/arm/mach-imx/cpuidle-imx6sx.c
arch/arm/mach-imx/cpuidle-imx6sl.c
arch/arm/mach-imx/cpuidle-imx6q.c
arch/arm/mach-imx/cpuidle-imx5.c
drivers/cpuidle/sysfs.c
drivers/cpuidle/cpuidle-qcom-spm.c
drivers/cpuidle/driver.c
drivers/cpuidle/cpuidle-zynq.c
drivers/cpuidle/cpuidle-ux500.c
drivers/cpuidle/cpuidle-tegra.c
drivers/cpuidle/cpuidle-pseries.c
drivers/cpuidle/cpuidle-powernv.c
drivers/cpuidle/cpuidle-mvebu-v7.c
drivers/cpuidle/cpuidle-kirkwood.c
drivers/cpuidle/cpuidle-haltpoll.c
drivers/cpuidle/cpuidle-exynos.c
drivers/cpuidle/cpuidle-cps.c
drivers/cpuidle/cpuidle-clps711x.c
drivers/cpuidle/cpuidle-calxeda.c
drivers/cpuidle/cpuidle-big_little.c
drivers/cpuidle/cpuidle-at91.c
drivers/cpuidle/cpuidle-arm.c
drivers/idle/intel_idle.c
细节
acpi cpuidle_driver 分析
drivers/acpi/acpi_processor.c
ACPI IOPORT 0x814 是从 acpi_processor_evaluate_cst
crash> struct cpuidle_driver 0xffffffffa2592960
struct cpuidle_driver {
name = 0xffffffffa22ed8d9 "acpi_idle",
owner = 0x0,
refcnt = 0,
bctimer = 0,
states = { {
name = "POLL\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000",
desc = "CPUIDLE CORE POLL IDLE\000\000\000\000\000\000\000\000\000",
flags = 1,
exit_latency = 0,
power_usage = -1,
target_residency = 0,
disabled = false,
enter = 0xffffffffa1acb610 <poll_idle>,
enter_dead = 0x0,
enter_s2idle = 0x0
}, {
name = "C1\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000",
desc = "ACPI HLT\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000",
flags = 0,
exit_latency = 1,
power_usage = 0,
target_residency = 2,
disabled = false,
enter = 0xffffffffa1731ad0 <acpi_idle_enter>,
enter_dead = 0xffffffffa17318f0 <acpi_idle_play_dead>,
enter_s2idle = 0x0
}, {
name = "C2\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000",
desc = "ACPI IOPORT 0x814\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000",
flags = 0,
exit_latency = 400,
power_usage = 0,
target_residency = 800,
disabled = false,
enter = 0xffffffffa1731ad0 <acpi_idle_enter>,
enter_dead = 0xffffffffa17318f0 <acpi_idle_play_dead>,
enter_s2idle = 0xffffffffa1731a70 <acpi_idle_enter_s2idle>
}, {
/// .... 其他的都是 0
}},
state_count = 3,
safe_state_index = 2,
cpumask = 0xffffffffa2666c20 <__cpu_possible_mask>
}
和这个对应:
static struct cpuidle_state snb_cstates[] __initdata = {
{
.name = "C1",
.desc = "MWAIT 0x00",
.flags = MWAIT2flg(0x00),
.exit_latency = 2,
.target_residency = 2,
.enter = &intel_idle,
.enter_s2idle = intel_idle_s2idle, },
{
.name = "C1E",
.desc = "MWAIT 0x01",
.flags = MWAIT2flg(0x01) | CPUIDLE_FLAG_ALWAYS_ENABLE,
.exit_latency = 10,
.target_residency = 20,
.enter = &intel_idle,
.enter_s2idle = intel_idle_s2idle, },
{
.name = "C3",
.desc = "MWAIT 0x10",
.flags = MWAIT2flg(0x10) | CPUIDLE_FLAG_TLB_FLUSHED,
.exit_latency = 80,
.target_residency = 211,
.enter = &intel_idle,
.enter_s2idle = intel_idle_s2idle, },
{
.name = "C6",
.desc = "MWAIT 0x20",
.flags = MWAIT2flg(0x20) | CPUIDLE_FLAG_TLB_FLUSHED,
.exit_latency = 104,
.target_residency = 345,
.enter = &intel_idle,
.enter_s2idle = intel_idle_s2idle, },
{
.name = "C7",
.desc = "MWAIT 0x30",
.flags = MWAIT2flg(0x30) | CPUIDLE_FLAG_TLB_FLUSHED,
.exit_latency = 109,
.target_residency = 345,
.enter = &intel_idle,
.enter_s2idle = intel_idle_s2idle, },
{
.enter = NULL }
};
amd 机器上也存在 intel_idle
cd /sys/module/intel_idle/parameters🔒
🧀 l
Permissions Size User Date Modified Name
.r--r--r-- 4.1k root 25 6月 10:38 force_irq_on
.r--r--r-- 4.1k root 25 6月 10:38 max_cstate
.r--r--r-- 4.1k root 25 6月 10:38 no_acpi
.r--r--r-- 4.1k root 25 6月 10:38 preferred_cstates
.r--r--r-- 4.1k root 25 6月 10:38 states_off
.r--r--r-- 4.1k root 25 6月 10:38 use_acpi
其实这个是一个可以优化的内容，按道理的确不该加载的
代码细节
struct cpuidle_device 和 struct cpuidle_driver
在 cpuidle_idle_call 中:
struct cpuidle_device *dev = cpuidle_get_device();
struct cpuidle_driver *drv = cpuidle_get_cpu_driver(dev);
通过 cpuidle_register_device 来注册到 percpu 中的 cpuidle_devices
DEFINE_PER_CPU(struct cpuidle_device *, cpuidle_devices);
注册 driver 的方法: cpuidle_register_driver
- intel_idle_init -> intel_idle_cpu_online -> intel_idle_cpu_init
- acpi_processor_start -> __acpi_processor_start -> acpi_processor_power_init
其实 device 似乎就是关联的具体的 cpu 而已，而 driver 的选择就是看到底是 acpi 还是 device 了:
cstate
状态检查:
/sys/devices/system/cpu/cpu*/cpuidle/state*/name
/sys/devices/system/cpu/cpu*/cpuidle/state*/disable
禁用方法:
- 内核参数
- 固件设置，其中关于固件的部分参考 ../firmware.md
- 运行时的 sysfs 接口
参考
https://www.usenix.org/conference/osdi26/presentation/wang-yun
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