EAS（Energy-Aware Scheduling） 是一种基于能源感知的调度器，它主要用于提高多核处理器系统的能源效率。EAS调度器是Linux内核在针对ARM架构多核处理器进行优化时，特别是在支持动态电压频率调节（DVFS）和核心调度策略（例如ARM的big.LITTLE架构）时，采用的一种调度策略。
1. 背景：big.LITTLE架构与EAS
在大多数现代智能手机和平板电脑中，处理器通常采用 big.LITTLE 架构。这种架构结合了两种不同类型的CPU核心：
- big核心：高性能，适合处理复杂的计算任务。
- LITTLE核心：低功耗，适合处理轻量级的任务，旨在延长电池寿命。
EAS调度器 旨在优化这类架构的能源消耗，使用 CPU频率调节 和 核心切换策略 来最大限度地降低能耗。
2. EAS调度器的工作原理
EAS调度器的核心思想是根据负载的需求动态地选择最适合的CPU核心，并且考虑到每个核心的能耗特性，尽量让系统的整体能效最大化。
关键要点：
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能耗感知：EAS调度器会基于负载的情况和不同核心的能耗特性来做决策。比如，如果系统负载较低，它会将任务分配到功耗较低的 LITTLE核心 上。如果负载较高，则可能会将任务迁移到性能更强但功耗更高的 big核心 上。
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基于负载的核心选择：EAS不仅会考虑任务的计算需求，还会考虑核心的运行频率和能耗。通过合理的调度，减少无谓的性能损耗，同时避免不必要的能量浪费。
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负载聚合和任务迁移：EAS调度器会计算当前系统的负载，并尝试将负载聚合到最少的核心上。这样做可以减少空闲核心的功耗。
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调度策略：与传统的调度策略不同，EAS会在调度决策时考虑到能耗方面的因素。它通过调整任务分配和核心选择来最大化能源效率。
3. EAS调度器的实现
在Linux中，EAS调度器通常作为 CFS（Completely Fair Scheduler） 的一部分进行实现。具体来说，EAS调度器在 CFS调度器的基础上，通过额外的逻辑来处理多核处理器中不同核心的能效问题。它基于ARM的 big.LITTLE 架构进行优化，尤其是在具有动态频率调节的CPU上，EAS能通过精确的调度策略来优化整体能耗。
具体的实现：
- 能量模型：EAS调度器依赖于CPU的能量模型（energy model）。该模型包含了每个CPU核心的功耗、频率与负载的关系。
- 核心调度决策：在任务调度时，EAS会基于负载情况选择适当的CPU核心。它会尽量使用低功耗核心来执行轻负载任务，而在高负载时则会使用性能更高的核心。
- 动态调整：当负载变化时，EAS可以动态调整任务的核心分配，优化整个系统的能效。
4. EAS的调度策略
EAS调度器在核心选择和任务分配时，主要会考虑以下几个因素：
- 当前负载：系统的负载高低影响到任务分配的策略。负载较低时会倾向于使用低功耗的 LITTLE核心。
- 任务需求：任务本身的计算需求也会影响调度决策。需要大量计算的任务可能会被调度到 big核心。
- 能效：EAS根据不同核心的能效特性来决定任务在哪个核心上运行，以达到最优的能耗表现。
- 频率选择：除了选择核心，EAS调度器还会考虑每个核心的频率，尽量减少不必要的频率提升，以节省能量。
5. EAS调度器的优势
- 降低功耗：通过合理地选择低功耗核心处理轻负载任务，EAS能够有效降低整个系统的功耗，延长设备的电池寿命。
- 提高响应性：当系统负载增加时，EAS会将任务调度到性能更强的核心上，从而保证系统的响应性能。
- 适应性强：EAS能够根据系统负载的变化动态调整调度策略，在高负载和低负载之间灵活切换，提供较为平衡的性能和能效。
6. 启用EAS调度器
在Linux内核中，EAS调度器通常默认启用，尤其是在支持 big.LITTLE 或类似架构的系统中。它可以通过内核配置选项进行启用或禁用：
- 配置选项：
CONFIG_SCHED_EMBEDDED=y CONFIG_ARM_BIG_LITTLE_CPUFREQ=y
7. EAS调度器的应用场景
EAS调度器通常应用于以下场景：
- 移动设备：例如智能手机、平板电脑，它们通常采用 ARM big.LITTLE 架构，EAS能够显著提升设备的电池续航。
- 嵌入式设备：对于需要低功耗和高效能耗管理的嵌入式设备，EAS调度器能够提高整体能效。
- 多核服务器：对于具备多个核的多核服务器，EAS可以通过合理的负载分配优化功耗。
总结
EAS调度器 是一种能量感知调度器，特别适用于 big.LITTLE 结构的ARM架构处理器。它通过在不同核心之间智能地分配任务，以实现更低的能耗和更好的性能平衡，特别是在负载变化时，能够灵活调整核心选择和频率。通过使用EAS，设备能够在提供所需性能的同时，尽可能节省电力，延长电池使用时间。
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