Diskussion über die Erhöhung der Timerfrequenz im Linux-Kernel auf standardmäßig 1000Hz.

Ein Ingenieur von Google schlug vor, die Interruptgenerierungsfrequenz des Timers im Linux-Kernel standardmäßig auf 1000 Hz zu erhöhen, was zu einer höheren Taskwechselrate und einer Verringerung des Zeitquantums im Task-Scheduler führen würde. Derzeit beträgt die Standardfrequenz 250 Hz, was einen Kompromiss zwischen Leistung, Latenzen und Energieverbrauch darstellt.

Bei der Verwendung von Bildschirmen mit einer Bildwiederholfrequenz von 120 Hz, die für moderne PCs und mobile Geräte typisch sind, beträgt die Ungenauigkeit der Zeitquantisierung bei einer Timerfrequenz von 250 Hz etwa die Hälfte der Bildlaufzeit, was die Effizienz der Ressourcenzuteilung verringert und es nicht ermöglicht, ein optimales Verhältnis von Leistung zu Energieverbrauch zu erreichen. Der Energieverbrauch von Systemen bei niedriger Timerfrequenz könnte höher sein, da der DVFS-Mechanismus (Dynamic Voltage and Frequency Scaling) eine aggressivere Frequenzauswahlstrategie verwendet, um die Ausführung von Aufgaben nicht zu verlangsamen.

Es treten Situationen auf, in denen eine Aufgabe bereits die gewünschten Operationen ausgeführt hat, die aktive Berechnungen erforderten, der Prozessor jedoch aufgrund des begrenzten Zeitquantums, das noch nicht abgelaufen ist, weiterhin mit erhöhter Frequenz arbeitet. Eine Erhöhung der Taskwechselrate kann zu einer Verringerung des Energieverbrauchs führen, da sie die Effizienz des dynamischen Frequenzmanagements (DVFS), eine genauere Verteilung der Intervalle durch den Task-Scheduler, häufigere Aktualisierungen der CPU-Auslastungsstatistiken und eine Verringerung der Wartezeit der Aufgaben verbessert.

Ein anderer Ingenieur von Google schlug vor, die Timerfrequenz bei 250 Hz zu belassen, da eine Erhöhung der Interruptgenerierungsfrequenz des Timers zu einem höheren Energieverbrauch bei energiearmen Geräten, wie z. B. Internet-of-Things-Boards, führen könnte. Seiner Einschätzung nach gibt es bei einer Frequenz von 1000 Hz selbst bei Geräten mit Android in einigen Fällen einen Anstieg des Energieverbrauchs des Prozessors um 7 %. Mit einer erhöhten Timerfrequenz wird auch eine häufigere Weckung des CPUs beobachtet, da bei einer Frequenz von 250 Hz Timer, die auf Intervalle von t + 1 ms, t + 2 ms, t + 3 ms und t + 4 ms eingestellt sind, gruppiert werden und zu einem Wecken führen, während bei 1000 Hz vier separate Weckungen erfolgen.

Die Phoronix-Ressource führte einen Leistungstest von PCs mit dem CPU AMD Ryzen 9 9950X durch. Die Konfiguration mit 1000 Hz war in den Tests Llama.cpp, nginx, SuperTuxKart, Selenium und bei der Messung der Kernel-Bauzeit schneller. In den Tests Darktable, PostgreSQL, Unvanquished, Xonotic, Blender, SVT-AV1, RawTherapee war die Leistung bei der Einstellung von 250 Hz höher. Bei 1000 Hz betrug der durchschnittliche Stromverbrauch 144,2 W, das Minimum lag bei 0,18 W und das Maximum bei 202,13 W; bei 250 Hz: Durchschnitt 144,37 W, Minimum 0,07 W, Maximum 202 W.

Quelle: opennet.ru