scx_pair: 从废弃回调迁移到 sched_switch Tracepoint

系列基线信息

字段	值
标题	`[PATCH sched_ext/for-7.3] tools/sched_ext: scx_pair: Convert to sched_switch TP`
作者	Cheng-Yang Chou
版本	单 patch，无版本号
规模	1 patch
首封 Message-ID	`20260719142917.34238-1-yphbchou0911@gmail.com`
来源	sched-ext
状态	已合入 `sched_ext/for-7.3`（Tejun Heo 确认 apply）

明确目的

ops.cpu_acquire/release() 回调已在 commit a3f5d4822253 中废弃；加载 scx_pair 会触发废弃警告。

本 patch 将 pair_cpu_acquire / pair_cpu_release 两个回调替换为 tp_btf/sched_switch tracepoint 程序，通过边沿检测（edge-detect）复现相同的 CPU 抢占/回收语义，消除废弃警告并使 scx_pair 与新 API 对齐。

遍历代码

1. 新增辅助函数

pair_task_is_highpri(p)：用 p->prio < MAX_RT_PRIO 判断任务是否高于 SCX（rt/dl 范围）。选 prio 而非 policy，因为 rt_mutex_setprio() 做 PI 提升时只改 prio 不改 policy——用 policy 会双向误判。
pair_cpu_acquire_locked() / pair_cpu_release_locked()：把原来散在回调里的 lock+mask 操作提取成带 _locked 后缀的辅助函数，收拢锁内逻辑，减少 tracepoint 路径的代码量。

2. sched_switch tracepoint 主体

SEC("tp_btf/sched_switch")
int BPF_PROG(pair_sched_switch, bool preempt,
             struct task_struct *prev, struct task_struct *next,
             unsigned int prev_state)

核心判断逻辑：

release 条件：next 是高优先级任务 + prev 是非高优先级任务（即 SCX 任务）+ 当前 CPU 的 preempted_mask 位尚未置位（首次抢占）。→ 标记 preempted_mask、清 active_mask、置 draining、kick pair CPU 带 SCX_KICK_WAIT。
acquire 条件：next 不是高优先级任务（CPU 回到 SCX/空闲）+ 当前 CPU 的 preempted_mask 位已置位。→ 清 preempted_mask、kick pair CPU（如果 pair 没也被抢占）。
idle→高优先级直跳不算 release：CPU 上没有 SCX 任务在跑，无需 drain；kick SCX_KICK_WAIT 会让 pair CPU 无意义地等 rt burst。
无状态变化则提前返回：tracepoint 在每次上下文切换都触发，常见情况（无 transition）在取锁前就过滤掉了——per-CPU preempted_mask 位只由本 CPU 写，无锁读取精确安全。

3. 删除旧回调

从 scx_pair_ops 结构体中移除 .cpu_acquire 和 .cpu_release，彻底消掉废弃接口的使用。

ASCII 流程图

         sched_switch tracepoint (every ctx switch)
                    |
         read preempted_mask[cpu] ( unlocked, per-CPU )
                    |
          [next highpri?]
           /          \
         YES           NO
          |             |
   [prev non-highpri?]  [preempted bit set?]
    /       \            /          \
  YES       NO         YES          NO
   |         |          |            |
  RELEASE   skip     ACQUIRE       skip
   |                  |
   mark preempted     clear preempted
   clear active       kick pair (if pair
   kick pair            not also preempted)
   (SCX_KICK_WAIT)

  idle --> highpri direct jump:
  NOT a release (no SCX task was running)

  Time  CPU0 (SCX task T0)     CPU1 (pair of CPU0)
   t0   T0 running             T1 running (paired)
   t1   RT task R0 preempts T0  T1 stalls (draining)
         --> RELEASE: preempted=1
         --> kick CPU1 WAIT
   t2   R0 finishes             T1 can't dispatch
         --> next=idle/SCX
         --> ACQUIRE: preempted=0
         --> kick CPU1 PREEMPT
   t3   T0 or new SCX task      T1 re-dispatches

概念类比

想象一对舞伴（paired CPUs）必须同步跳舞。当舞台监督（RT scheduler）突然拉走其中一个舞伴去表演独舞，另一个舞伴得停下等（release + WAIT kick）。等独舞结束、舞伴回到舞台（acquire），通知搭档可以继续。

旧方式是舞台管理员主动喊"你的搭档被拉走了"和"搭档回来了"（回调）。新方式是舞伴自己看节目单每次换人记录（tracepoint），边沿检测搭档是否被拉走或回来了——不再依赖管理员通知，自己判断更精确，而且不会在搭档只是短暂旁观（idle→RT 直跳）时误报"被拉走"。

Highlight 突出问题

sched_setscheduler() 的盲区：对一个正在运行的任务改变调度类不会触发上下文切换，所以 tracepoint 只能在下一次切换时才观察到变化。在这期间 stale active_mask 位会让 pair CPU 在 try_dispatch() 中等待，但该等待被下一次切换自然截止。这与旧 switch_class() 回调存在同样的盲区——不是新引入的问题。
switch-all 模式的隐含前提：pair_task_is_highpri() 只区分 rt/dl 与非 rt/dl，无法区分 fair 和 SCX——因为在 switch-all 模式下不存在 fair 任务。如果 scx_pair 以后在 partial 模式下运行，fair 任务也会抢占 SCX，但此函数不会检测到，逻辑会出错。
tracepoint 开销：sched_switch 在每次上下文切换都触发，虽然无状态变化的常见路径在取锁前就退出，但在高频切换场景下仍有额外 BPF 程序执行开销——需关注大规模部署时的性能影响。
PI 提升误判风险：如果未来内核的 rt_mutex_setprio() 行为变化（例如也开始修改 policy），p->prio vs p->policy 的选择可能需要重新审视。

版本演进

本系列为单 patch v1，无多版本迭代。Tejun Heo 直接 apply 到 sched_ext/for-7.3。

与其他相关 patch 系列的关联

commit a3f5d4822253（sched_ext: Allow scx_bpf_reenqueue_local() to be called from anywhere）：废弃了 ops.cpu_acquire/release() 回调，是本 patch 的前置动机。
其他 sched_ext 示例调度器（scx_qmap 等）也可能需要类似的迁移，可跟进观察。

一句话总结

scx_pair 从废弃的 cpu_acquire/release 回调迁移到 sched_switch tracepoint 边沿检测，用 p->prio 识别高优先级抢占，消除废弃警告，保持与旧回调相同的语义和盲区。

[PATCH sched_ext/for-7.3] tools/sched_ext: scx_pair: Convert to sched_switch TP

LLM 分析