cpupower 监视器中的 C-state Cx 是什么

Question

我正在分析应用程序在运行 linux 的 x86-64 处理器上的执行时间。在开始对应用程序进行基准测试之前，我想确保禁用动态频率缩放和空闲状态。

检查频率缩放

$ cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/boost
0

这告诉我频率缩放（英特尔的 Turbo Boost 或 AMD 的 Turbo Core）已禁用。事实上，我们将其设置为恒定的 2GHz，这在下一个练习中很明显。

检查 CPU 空闲

$ cpupower --cpu 0-63 idle-info
CPUidle driver: none

CPUidle governor: menu
analyzing CPU 0:

CPU 0: No idle states

analyzing CPU 1:

CPU 1: No idle states

analyzing CPU 2:

CPU 2: No idle states
...

因此，空闲状态被禁用。 既然我确定这两个可以干预基准标记的“功能”都被禁用了，我继续使用 cpupower 监控应用程序。

但是，当我运行我的应用程序来监视 C 状态时，我发现超过 99% 的时间都花在了 C0 状态，这应该是这种情况。但是，我也看到了一种称为 Cx 状态的情况，其中核心花费了 0.01 - 0.02% 的时间。

$ cpupower monitor -c ./my_app
./my_app took 32.28017 seconds and exited with status 0
    |Mperf
CPU | C0   | Cx   | Freq
   0| 99.98|  0.02|  1998
  32| 99.98|  0.02|  1998
   1|100.00|  0.00|  1998
  33| 99.99|  0.01|  1998
   2|100.00|  0.00|  1998
  34| 99.99|  0.01|  1998
   3|100.00|  0.00|  1998
  35| 99.99|  0.01|  1998
  ...

所以，很高兴了解以下内容。

1. 什么是 Cx 状态？看到这么低的数字，我是否应该不那么烦恼？
2. 除了频率缩放和 CPU 空闲之外，是否还有其他我应该关心的功能（从基准测试的角度来看）？

奖金问题

1. CPUidle driver: none 是什么意思？

编辑 1

对于关于基准测试期间其他问题的第二个问题，我最近发现 CPU 内核上用于调度目的的本地定时器中断可能会导致测量结果偏差，因此在 Linux 内核中启用了CONFIG_NO_HZ_FULL 以启用无滴答模式

Answer 1

开源软件的美妙之处在于您可以随时查看:)
cpupower monitor 使用不同的监视器，mperf monitor defines this array：

static cstate_t mperf_cstates[MPERF_CSTATE_COUNT] = {
    {
        .name           = "C0",
        .desc           = N_("Processor Core not idle"),
        .id         = C0,
        .range          = RANGE_THREAD,
        .get_count_percent  = mperf_get_count_percent,
    },
    {
        .name           = "Cx",
        .desc           = N_("Processor Core in an idle state"),
        .id         = Cx,
        .range          = RANGE_THREAD,
        .get_count_percent  = mperf_get_count_percent,
    },

    {
        .name           = "Freq",
        .desc           = N_("Average Frequency (including boost) in MHz"),
        .id         = AVG_FREQ,
        .range          = RANGE_THREAD,
        .get_count      = mperf_get_count_freq,
    },
};

从逻辑上讲，Cx 表示任何 C 状态而不是 C0，即任何空闲状态（请注意，这些状态不是 ACPI 状态，尽管数字越大表示睡眠状态越深- 对于 ACPI 关闭是 C6)。

注意Cx is computed：

if (id == Cx)
    *percent = 100.0 - *percent;

Cx 只是C0 的补码。
这是因为 IA32_M/APERF 使用的计数器不计入任何 C 状态，但 C0：

C0 TSC 频率时钟计数
当逻辑处理器位于 C0 时，以固定间隔（相对于 TSC 频率）递增。

^{手册中有类似的IA32_APERF 定义}。

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在进行基准测试时需要考虑很多事情，可能不仅仅是作为次要答案列出的内容。
通常，稍后运行测试代码会发现缓存中至少有部分数据是热的（TLB 和任何内部缓存也是如此）。

根据基准测试程序，还需要考虑中断亲和性。

不过，我想说的是，禁用涡轮增压和缩放后，您就可以开始测试了。

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CPUIdle 驱动程序是内核的一个组件，它控制进入/退出空闲状态的平台相关部分。
对于 Intel CPU（和 AMD 的？），内核可以使用ACPI processor_idle 驱动程序（如果是enabled）或intel_idle（使用mwait）。