Linux：为什么使用性能调控器时CPU频率会波动？

Question

我正在使用 Debian 8 amd64 机器进行基准测试。在实验过程中，我希望 CPU 以固定频率（最好是最大可能）运行。这将排除 CPU 时钟速度作为结果变化的来源。

经过一番阅读，似乎正确的做法是将 CPU 调控器更改为performance，这在 Linux 内核文档中描述：

CPUfreq 调控器“性能”将 CPU 静态设置为 scaling_min_freq 和 scaling_max_freq 边界内的最高频率。

遗憾的是，没有提供有关scaling_min_freq和 的更多详细信息scaling_max_freq。希望这无关紧要，因为使用的 CPU 频率是间隔的最大值。

所以我使用 cpufreq-set 启用了这个调控器：

$ cat /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor
表现
表现
表现
表现

为了更好地衡量，我还在 bios 中禁用了涡轮增压模式：

$ cat /sys/devices/system/cpu/intel_pstate/no_turbo
1

根据以上对性能调节器的描述，我预计 CPU 时钟速度不会出现波动。然而，如果我反复运行cpufreq-info，我会看到时钟速度波动：

$ cpufreq-info | grep '当前 CPU fr'
  当前 CPU 频率为 4.00 GHz。
  当前 CPU 频率为 3.99 GHz。
  当前 CPU 频率为 4.00 GHz。
  当前 CPU 频率为 4.00 GHz。
$ cpufreq-info | grep '当前 CPU fr'
  当前 CPU 频率为 4.00 GHz。
  当前 CPU 频率为 4.00 GHz。
  当前 CPU 频率为 4.00 GHz。
  当前 CPU 频率为 3.96 GHz。
$ cpufreq-info | grep '当前 CPU fr'
  当前 CPU 频率为 4.00 GHz。
  当前 CPU 频率为 4.00 GHz。
  当前 CPU 频率为 4.00 GHz。
  当前 CPU 频率为 3.94 GHz。
$ cpufreq-info | grep '当前 CPU fr'
  当前 CPU 频率为 4.01 GHz。
  当前 CPU 频率为 4.00 GHz。
  当前 CPU 频率为 4.00 GHz。
  当前 CPU 频率为 3.98 GHz。

这种波动是由于硬件、BIOS、内核还是其他一些因素造成的？有没有办法设置 CPU 频率，使其根本不会波动？

Answer 1

经过一些实验，我想我可以回答我自己的问题。

正如该线程中所述，在某些 Intel 硬件上，有两种方法可以管理 CPU 频率：

• 使用 pstate。
• 使用常规 ACPI。

使用pstate时，BIOS对时钟速度有一定的发言权，似乎这就是波动的来源。

您可以通过附加intel_pstate=disable到内核​​参数来强制关闭 pstate （编辑/etc/default/grub并将 arg 添加到GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT. finally run sudo update-grub）。

这样做之后，输出cpufreq-info看起来大不相同，而且我还注意到一组不同的 CPU 调控器变得可用（例如ondemand现在可用）。

最重要的是，在将performance调控器设置为 后，时钟速度现在是固定的（在我的情况下为 4.00GHz）。

您可以查看/sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_driver以确定是否使用 pstate 或 ACPI 来扩展 CPU。这些文件可以采用值acpi-cpufreq或intel_pstate.

Answer 2

对于当代英特尔处理器，频率由处理器本身控制，软件暴露的 P 状态与性能水平相关。 对于英特尔酷睿处理器来说，频率可以设置为单一频率的想法 是虚构的。即使缩放驱动程序选择单个 P 状态，处理器运行的实际频率也是由处理器本身选择的。[1]

[1] https://www.kernel.org/doc/Documentation/cpu-freq/intel-pstate.txt