內(nèi)核搶占模式的修改及相關(guān)說(shuō)明
Alibaba Cloud Linux 3系統(tǒng)（內(nèi)核5.10.134-17及更高版本）支持動(dòng)態(tài)切換內(nèi)核搶占模式（preempt dynamic），用戶可以根據(jù)具體需求選擇合適的搶占模式（例如在存在延遲要求的場(chǎng)景中，可采用voluntary搶占模式）。本文將介紹在Alibaba Cloud Linux 3系統(tǒng)（內(nèi)核5.10.134-17及更高版本）中對(duì)搶占模式的修改及相關(guān)說(shuō)明。
內(nèi)核搶占模式說(shuō)明
Alibaba Cloud Linux 3系統(tǒng)（內(nèi)核5.10.134-17及更高版本）支持以下兩種內(nèi)核搶占模式。
搶占模式 | 說(shuō)明 |
none |
|
voluntary |
|
除none和voluntary模式外，Linux upstream還支持full模式。full模式說(shuō)明如下：
內(nèi)核可以在任意時(shí)刻被搶占。通過(guò)增加更多的代碼檢查點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)幾乎實(shí)時(shí)的任務(wù)調(diào)度，但這將增加內(nèi)核上下文切換的開(kāi)銷。
此模式主要應(yīng)用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)或?qū)憫?yīng)速度要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景，適用于任務(wù)繁重且需快速響應(yīng)的桌面環(huán)境，以提供流暢的用戶體驗(yàn)和較高的交互性。
Alibaba Cloud Linux 3系統(tǒng)的內(nèi)核主要服務(wù)于云服務(wù)器，full模式的應(yīng)用場(chǎng)景與Alibaba Cloud Linux 3系統(tǒng)內(nèi)核的應(yīng)用場(chǎng)景幾乎沒(méi)有重疊。此外，合入動(dòng)態(tài)切換full的代碼后，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)性能，多項(xiàng)Linux測(cè)試基準(zhǔn)出現(xiàn)超過(guò)10%的性能回退。
修改內(nèi)核搶占模式
Alibaba Cloud Linux 3系統(tǒng)（內(nèi)核5.10.134-17及更高版本）引入了以下兩種方式來(lái)修改內(nèi)核的搶占模式。
持久化修改內(nèi)核搶占模式
持久化修改內(nèi)核搶占模式，即使在重啟實(shí)例后，配置依然被保留。
通過(guò)在內(nèi)核的bootcmdline中添加或刪除preempt=none參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)核搶占模式的修改。
查看當(dāng)前的搶占模式。
sudo cat /sys/kernel/debug/sched_preempt查看當(dāng)前內(nèi)核信息。
sudo grubby --info=0修改搶占模式。
<kernel>需替換為步驟2中查詢的內(nèi)核版本，例如/boot/vmlinuz-5.10.134-17.2.al8.x86_64。修改搶占模式為
voluntary。sudo grubby --update-kernel=<kernel> --remove-args="preempt=none"修改搶占模式為
none。sudo grubby --update-kernel=/boot/vmlinuz-<kernel> --args="preempt=none"
重啟服務(wù)，使配置生效。
sudo reboot查看修改后的搶占模式。
sudo cat /sys/kernel/debug/sched_preempt
臨時(shí)修改內(nèi)核搶占模式
通過(guò)debugfs接口臨時(shí)動(dòng)態(tài)修改內(nèi)核搶占模式，在重啟實(shí)例后失效。
本文演示如何將搶占模式修改為voluntary。
查看當(dāng)前的搶占模式。
sudo cat /sys/kernel/debug/sched_preempt結(jié)果如下所示，當(dāng)前搶占模式為
none。
修改搶占模式為
voluntary。sudo sh -c 'echo voluntary > /sys/kernel/debug/sched_preempt'查看修改后的搶占模式。
sudo cat /sys/kernel/debug/sched_preempt結(jié)果如下所示，表明搶占模式為
voluntary。
內(nèi)核搶占模式分析說(shuō)明
在E2E（End To End）場(chǎng)景下，對(duì)MySQL、Redis和Nginx在x86與Arm64架構(gòu)下，采用none和voluntary搶占模式進(jìn)行的基準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果表明，在大多數(shù)情況下，none搶占模式具有更優(yōu)的性能，但兩種模式之間的性能差距相對(duì)較小。本文將以MySQL場(chǎng)景下的基準(zhǔn)測(cè)試為例進(jìn)行分析討論。
在x86和Arm64架構(gòu)下，分別測(cè)試了oltp_write_only、oltp_read_only和oltp_read_write的測(cè)試場(chǎng)景結(jié)果。測(cè)試結(jié)果表明，TPS和QPS越大，avg latency和avg 95th越小，表明性能表現(xiàn)越優(yōu)越。
以下圖中的所有性能數(shù)據(jù)均已將none的結(jié)果歸一化為1，以便更加清晰地展示none與voluntary搶占模式下的性能對(duì)比。
x86
Arm64
根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，x86和Arm64在三種測(cè)試場(chǎng)景下的none搶占模式表現(xiàn)更為優(yōu)越。