Alibaba Cloud Linux:Group identity feature

Informações básicas

Ao implantar tarefas sensíveis a latência e tarefas de computação na mesma instância, o escalonador do kernel Linux deve oferecer mais oportunidades de escalonamento às tarefas de alta prioridade. Isso minimiza a latência de escalonamento e reduz o impacto das tarefas de baixa prioridade no kernel. Para esse cenário, o Alibaba Cloud Linux disponibiliza o recurso group identity e adiciona interfaces para configurar prioridades de escalonamento em cgroups de CPU. As tarefas com diferentes prioridades apresentam as seguintes características:

• Tarefas de alta prioridade têm latência mínima de ativação.

• Tarefas de baixa prioridade não afetam o desempenho das tarefas de alta prioridade.

  • A ativação de tarefas de baixa prioridade não prejudica o desempenho das tarefas de alta prioridade.

  • Tarefas de baixa prioridade não compartilham unidades de hardware nem causam impactos negativos no desempenho das tarefas de alta prioridade.

Pré-requisitos

• O uso do recurso group identity no Alibaba Cloud Linux 2 com kernel entre as versões 4.19.91-25.1.al7 e 4.19.91-25.5.al7 causa tempo de inatividade. Nesse caso, atualize o kernel para a versão 4.19.91-25.6.al7 ou posterior. Para mais informações, consulte a seção Atualizar o kernel do tópico "Alterar a versão do kernel".

• Se o Alibaba Cloud Linux 3 com kernel versão 5.10.134-12.2.al8 utilizar a arquitetura x86_64, execute os comandos a seguir para ativar o recurso group identity:

  yum makecache
  sudo yum install scheduler-group-identity.x86_64 -y

• No Alibaba Cloud Linux 2 com kernel versão 4.19.91-26.4 ou posterior e no Alibaba Cloud Linux 3 com kernel versão 5.10.134-13.al8 ou posterior, a interface /proc/sys/kernel/sched_group_identity_enabled foi adicionada para permitir a ativação do recurso group identity. Antes de usar o recurso, execute o comando sudo sh -c 'echo 1 > /proc/sys/kernel/sched_group_identity_enabled' para ativá-lo.

Funcionamento do recurso group identity

O recurso group identity permite configurar identidades em cgroups de CPU para definir as prioridades das tarefas nesses cgroups. Esse recurso baseia-se em uma arquitetura de árvore rubro-negra dupla. Uma árvore rubro-negra de baixa prioridade, baseada na árvore rubro-negra da fila de escalonamento do Completely Fair Scheduler (CFS), armazena tarefas de baixa prioridade.

Interfaces

• Interfaces para configuração de identidades

  O recurso group identity fornece as seguintes interfaces para configurar identidades de tarefas: /sys/fs/cgroup/cpu/$cg/cpu.identity e /sys/fs/cgroup/cpu/$cg/cpu.bvt_warp_ns. A variável $cg especifica o nó de diretório do cgroup filho onde a tarefa é executada. Antes de usar essas interfaces, observe os seguintes pontos:

  • A interface cpu.bvt_warp_ns é uma interface de configuração rápida. O valor gravado nessa interface é convertido em valores de identidade.

  • Use as interfaces cpu.identity e cpu.bvt_warp_ns para alterar as identidades dos cgroups.

  • O valor de identidade gravado pela interface cpu.identity substitui o valor gravado anteriormente pela interface cpu.bvt_warp_ns, mas o valor da interface cpu.bvt_warp_ns permanece inalterado.

  • O valor de identidade gravado pela interface cpu.bvt_warp_ns substitui o valor gravado anteriormente pela interface cpu.identity, mas o valor da interface cpu.identity permanece inalterado.

  • Utilize apenas uma das interfaces para configurar as identidades das tarefas. Não use ambas simultaneamente.

  • Caso não tenha familiaridade com operações relacionadas ao kernel do sistema operacional, evite usar a interface cpu.identity.

  A tabela a seguir descreve as interfaces.

  Interface	Descrição
  cpu.identity	O valor padrão é 0, que especifica a identidade ID_NORMAL. Esta interface é um campo de 5 bits. Valores válidos para cada bit: 0 e 1. O valor 0 indica que a identidade não está assumida. O valor 1 indica que a identidade está assumida. Descrição de cada bit: Se a interface estiver vazia, a identidade ID_NORMAL será usada. Bit 0: especifica a identidade ID_UNDERCLASS. Bit 1: especifica a identidade ID_HIGHCLASS. Bit 2: especifica a identidade ID_SMT_EXPELLER. Bit 3: especifica a identidade ID_IDLE_SAVER. Bit 4: especifica a identidade ID_IDLE_SEEKER. Por exemplo, para definir a identidade de um cgroup como ID_HIGHCLASS e ID_IDLE_SEEKER, defina o bit 1 e o bit 4 como 1 e os demais bits como 0, obtendo o valor binário 10010, que corresponde ao valor decimal 18. Em seguida, execute o comando echo 18 > /sys/fs/cgroup/cpu/$cg/cpu.identity para gravar 18 na interface cpu.identity.
  cpu.bvt_warp_ns	O valor padrão é 0, que especifica a identidade ID_NORMAL. Valores válidos: 2: especifica as identidades ID_SMT_EXPELLER, ID_IDLE_SEEKER e ID_HIGHCLASS. O valor correspondente na interface cpu.identity é 22. 1: especifica as identidades ID_HIGHCLASS e ID_IDLE_SEEKER. O valor correspondente na interface cpu.identity é 18. 0: especifica a identidade ID_NORMAL. O valor correspondente na interface cpu.identity é 0. -1: especifica as identidades ID_UNDERCLASS e ID_IDLE_SAVER. O valor correspondente na interface cpu.identity é 9. -2: especifica as identidades ID_UNDERCLASS e ID_IDLE_SAVER. O valor correspondente na interface cpu.identity é 9.

  Nota

  Por padrão, o Alibaba Cloud Linux oferece suporte às interfaces cgroup v1. O Alibaba Cloud Linux 3 com kernel versão 5.10.134-13 ou posterior na série de kernel 5.10 também oferece suporte às seguintes interfaces cgroup v2 para o recurso group identity:

  /sys/fs/cgroup/$cg/cpu.identity e /sys/fs/cgroup/$cg/cpu.bvt_warp_ns. A variável $cg especifica o nó de diretório do cgroup filho onde a tarefa é executada.

• Interfaces para ativar ou desativar recursos de escalonamento do kernel

  Execute o comando a seguir para visualizar as configurações padrão dos recursos de escalonamento do kernel por meio da interface sched_features:

  sudo cat /sys/kernel/debug/sched_features

  A tabela a seguir descreve os recursos de escalonamento do kernel.

  Recurso de escalonamento do kernel	Descrição	Valor padrão
  ID_IDLE_AVG	Use este recurso em conjunto com a identidade ID_IDLE_SAVER para contabilizar o tempo de execução das tarefas ID_UNDERCLASS como tempo de ociosidade. Isso garante que nenhuma CPU permaneça ociosa quando apenas tarefas ID_UNDERCLASS estiverem em execução, evitando desperdício de recursos.	ID_IDLE_AVG: indica que o recurso está ativado.
  ID_RESCUE_EXPELLEE	Recurso utilizado em cenários de balanceamento de carga. Se as tarefas não encontrarem recursos de CPU disponíveis, CPUs que estiverem expulsando tarefas ID_UNDERCLASS serão usadas para balancear a carga. Este recurso ajuda a remover as tarefas ID_UNDERCLASS do estado de expulsão o mais rápido possível.	ID_RESCUE_EXPELLEE: indica que o recurso está ativado.
  ID_EXPELLEE_NEVER_HOT	Quando este recurso está ativado, se houver uma solicitação para migrar uma tarefa que está sendo expulsa para outra CPU, o cache quente não causará a negação da solicitação de migração. Isso ajuda a remover as tarefas ID_UNDERCLASS do estado de expulsão o mais rápido possível.	NO_ID_EXPELLEE_NEVER_HOT: indica que o recurso está desativado.
  ID_LOOSE_EXPEL	Quando este recurso está ativado, as CPUs não atualizam o status de expulsão toda vez que selecionam tarefas, mas atualizam automaticamente o status com base no tempo especificado pelo parâmetro de kernel sched_expel_update_interval. A configuração deste recurso afeta apenas as atualizações de status durante a seleção de tarefas pelas CPUs. As atualizações para interrupções interprocessador (IPIs) não são afetadas.	NO_ID_LOOSE_EXPEL: indica que o recurso está desativado.
  ID_LAST_HIGHCLASS_STAY	Quando este recurso está ativado, a última tarefa ID_HIGHCLASS em execução em uma CPU não pode ser migrada para outra CPU.	ID_LAST_HIGHCLASS_STAY: indica que o recurso está ativado.
  ID_EXPELLER_SHARE_CORE	Se este recurso estiver ativado, as tarefas ID_SMT_EXPELLER podem ser executadas preferencialmente em núcleos físicos onde já existem tarefas ID_SMT_EXPELLER em execução. Se este recurso estiver desativado, as tarefas ID_SMT_EXPELLER são distribuídas entre os núcleos físicos. Dessa forma, as tarefas ID_SMT_EXPELLER não interferem umas nas outras.	ID_EXPELLER_SHARE_CORE: indica que o recurso está ativado.
  ID_ABSOLUTE_EXPEL	No Alibaba Cloud Linux 3, este recurso foi introduzido na versão de kernel 5.10.134-16.3 e pode ser usado na versão 5.10.134-16.3 ou posterior na série de kernel 5.10. Quando ativado, as tarefas ID_UNDERCLASS são suprimidas absolutamente e não podem ser escalonadas se existirem tarefas ID_NORMAL ou ID_HIGHCLASS nas filas de execução. Nos piores cenários, as tarefas ID_UNDERCLASS podem sofrer inanição (starvation). Em cenários de implantação híbrida, avalie as cargas das tarefas com diferentes identidades antes de ativar o recurso.	NO_ID_ABSOLUTE_EXPEL: indica que o recurso está desativado.
  ID_LOAD_BALANCE	No Alibaba Cloud Linux 3, este recurso foi introduzido na versão de kernel 5.10.134-16.3 e pode ser usado na versão 5.10.134-16.3 ou posterior na série de kernel 5.10. Quando ativado, o escalonador considera as CPUs que executam apenas tarefas ID_UNDERCLASS como ociosas e tenta migrar tarefas ID_HIGHCLASS para essas CPUs ociosas durante o balanceamento de carga. Durante a migração, o escalonador tenta distribuir as tarefas ID_HIGHCLASS entre as CPUs. Isso evita contenção de recursos de CPU e interferência de Hyper-Threading (HT) entre as tarefas ID_HIGHCLASS, garantindo que cada tarefa obtenha recursos de CPU suficientes.	NO_ID_LOAD_BALANCE: indica que o recurso está desativado.

• Interfaces do sysctl para configuração de parâmetros do kernel

  Capacidades específicas do recurso group identity dependem dos valores dos parâmetros do kernel. A tabela a seguir descreve esses parâmetros.

  Parâmetro do kernel	Descrição	Unidade	Valor padrão
  /proc/sys/kernel/sched_expel_update_interval	Intervalo no qual o status de expulsão é atualizado automaticamente quando uma CPU seleciona tarefas. Este parâmetro só entra em vigor se o recurso ID_LOOSE_EXPEL estiver ativado.	ms	10
  /proc/sys/kernel/sched_expel_idle_balance_delay	Intervalo mínimo de idle balance quando uma CPU está expulsando tarefas. Um valor de -1 especifica que o idle balance não é permitido. Se existirem apenas tarefas ID_UNDERCLASS em uma CPU e elas estiverem sendo expulsas, a CPU é considerada ociosa. O Idle balance é executado na CPU para melhorar os efeitos de balanceamento de carga. No entanto, isso pode prejudicar as tarefas ID_UNDERCLASS. Defina o parâmetro sched_expel_idle_balance_delay para mitigar esse problema.	ms	-1
  /proc/sys/kernel/sched_idle_saver_wmark	Limite (watermark) para o tempo de ociosidade da CPU. Quando uma tarefa ID_IDLE_SAVER é ativada, ela tenta encontrar uma CPU ociosa cujo tempo de ociosidade exceda o limite especificado.	ns	0
  /proc/sys/kernel/sched_group_identity_enabled	A partir da versão de kernel 4.19.91-26.4, a interface /proc/sys/kernel/sched_group_identity_enabled foi adicionada para permitir a ativação do recurso group identity. Antes de usar o recurso, execute o comando echo 1 > /proc/sys/kernel/sched_group_identity_enabled para ativá-lo. Após a ativação do recurso group identity, não é possível gravar dados na interface /proc/sys/kernel/sched_group_identity_enabled se o valor da interface cpu.bvt_warp_ns ou cpu.identity do cgroup for diferente de zero. Nota Se a sua versão de kernel for 4.19.91-26.4.al7, 4.19.91-26.5.al7 ou 4.19.91-26.6.al7, a interface sched_group_identity_enabled estiver definida como 1 e o valor da interface cpu.bvt_warp_ns do cgroup for diferente de zero, ocorrerão erros ao ler as configurações de /proc/sys/kernel/sched_group_identity_enabled. Trata-se de um bug de leitura que não afeta o uso normal da interface. Esse bug foi corrigido na versão de kernel 4.19.91-27.al7 e posteriores.	N/A	0

Saída de informações

cat /proc/sched_debug