内核抢占模式的修改及相关说明_Alibaba Cloud Linux(Alinux)-阿里云帮助中心

Alibaba Cloud Linux 3系统（内核5.10.134-17及更高版本）支持动态切换内核抢占模式（preempt dynamic），用户可以根据具体需求选择合适的抢占模式（例如在存在延迟要求的场景中，可采用voluntary抢占模式）。本文将介绍在Alibaba Cloud Linux 3系统（内核5.10.134-17及更高版本）中对抢占模式的修改及相关说明。

内核抢占模式说明

Alibaba Cloud Linux 3系统（内核5.10.134-17及更高版本）支持以下两种内核抢占模式。

抢占模式	说明
none	内核是不可抢占的，这意味着当内核正在执行关键任务时，该任务不会被中断。上下文切换发生在系统调用返回用户空间的时刻，而不会在内核空间主动进行抢占。性能吞吐表现优异，但可能引发时延问题。
voluntary	内核会在特定的抢占点主动释放CPU控制权。时延表现相比于`none`有所提升，但其性能仍不及`none`。

为什么Alibaba Cloud Linux 3不支持full模式。

除none和voluntary模式外，Linux upstream还支持full模式。full模式说明如下：

内核可以在任意时刻被抢占。通过增加更多的代码检查点，可以实现几乎实时的任务调度，但这将增加内核上下文切换的开销。
此模式主要应用于实时系统或对响应速度要求极高的应用场景，适用于任务繁重且需快速响应的桌面环境，以提供流畅的用户体验和较高的交互性。

Alibaba Cloud Linux 3系统的内核主要服务于云服务器，full模式的应用场景与Alibaba Cloud Linux 3系统内核的应用场景几乎没有重叠。此外，合入动态切换full的代码后，严重影响了系统性能，多项Linux测试基准出现超过10%的性能回退。

修改内核抢占模式

Alibaba Cloud Linux 3系统（内核5.10.134-17及更高版本）引入了以下两种方式来修改内核的抢占模式。

持久化修改内核抢占模式

持久化修改内核抢占模式，即使在重启实例后，配置依然被保留。

通过在内核的bootcmdline中添加或删除preempt=none参数，以实现对内核抢占模式的修改。

查看当前的抢占模式。

sudo cat /sys/kernel/debug/sched_preempt

查看当前内核信息。
```
sudo grubby --info=0
```
修改抢占模式。
<kernel>需替换为步骤2中查询的内核版本，例如/boot/vmlinuz-5.10.134-17.2.al8.x86_64。
- 修改抢占模式为voluntary。
```
sudo grubby --update-kernel=<kernel> --remove-args="preempt=none"
```
- 修改抢占模式为none。
```
sudo grubby --update-kernel=/boot/vmlinuz-<kernel> --args="preempt=none"
```
重启服务，使配置生效。
```
sudo reboot
```

查看修改后的抢占模式。

sudo cat /sys/kernel/debug/sched_preempt

临时修改内核抢占模式

通过debugfs接口临时动态修改内核抢占模式，在重启实例后失效。

本文演示如何将抢占模式修改为voluntary。

查看当前的抢占模式。
```
sudo cat /sys/kernel/debug/sched_preempt
```
结果如下所示，当前抢占模式为none。

修改抢占模式为voluntary。

sudo sh -c 'echo voluntary > /sys/kernel/debug/sched_preempt'

查看修改后的抢占模式。
```
sudo cat /sys/kernel/debug/sched_preempt
```
结果如下所示，表明抢占模式为voluntary。

内核抢占模式分析说明

在E2E（End To End）场景下，对MySQL、Redis和Nginx在x86与Arm64架构下，采用none和voluntary抢占模式进行的基准测试结果表明，在大多数情况下，none抢占模式具有更优的性能，但两种模式之间的性能差距相对较小。本文将以MySQL场景下的基准测试为例进行分析讨论。

在x86和Arm64架构下，分别测试了oltp_write_only、oltp_read_only和oltp_read_write的测试场景结果。测试结果表明，TPS和QPS越大，avg latency和avg 95th越小，表明性能表现越优越。

说明

以下图中的所有性能数据均已将none的结果归一化为1，以便更加清晰地展示none与voluntary抢占模式下的性能对比。

x86
Arm64

根据测试数据，x86和Arm64在三种测试场景下的none抢占模式表现更为优越。