CFS EEVDF 调度器：避免在 `pick_eevdf()` 中重复计算 curr 的 key

系列概况

标题: [PATCH] sched/fair: Avoid calculating curr's key twice in pick_eevdf()
作者: Kayra Cizmeci kayracizmeci@gmail.com
版本: 单封 PATCH（无 v2/v3）
规模: 1 文件改动（kernel/sched/fair.c），+28 / -1 行
Message-ID: 20260812150958.141846-1-kayracizmeci@gmail.com
完整性: 单封邮件附带完整 diff 与 commit message，自带 boot test 说明，无后续回复

补丁目的

在 kernel/sched/fair.c 的 EEVDF（Earliest Eligible Virtual Deadline First）选下一个 task 的路径中，pick_eevdf() 已经在更早的位置用 entity_key(cfs_rq, curr) 算出过一次 key = curr->vruntime - min_vruntime；随后调用 entity_eligible(cfs_rq, curr)，该函数又会进入 vruntime_eligible(cfs_rq, curr->vruntime)，并再次执行 key = vruntime - min_vruntime——和前面那次完全等价的多余减法。

补丁把这段重复路径抽到新函数 curr_eligible()，让 entity_key() 只调用一次，并把 curr != NULL 与 on_rq 这两个已经做过的不再重复检查的不变量交给调用方维护。

旧流程的问题

pick_eevdf() 在更早处算过 entity_key(cfs_rq, curr)（得 key1）。
紧接着调用 entity_eligible(cfs_rq, curr) → vruntime_eligible(cfs_rq, curr->vruntime)。
vruntime_eligible 内部又做 key = vruntime - cfs_rq->min_vruntime（得 key2），然后照常累加 avg += key2*weight、load += weight，最后比较 avg >= key2*load。
key1 和 key2 计算路径完全相同，第二次纯属冗余。
同时 entity_eligible / vruntime_eligible 对 curr 的存在性和 on_rq 状态也会重新校验，而调用方在前面早就检查过。

新流程

直接调用新加的 curr_eligible(cfs_rq)：
- 假定 curr 已在 runqueue 上（不再做 NULL / on_rq 检查）；
- 内部调用 entity_key(cfs_rq, curr) 算 key，只算一次；
- 在 sum_w_vruntime 和 sum_weight 之上加上 curr 的贡献，再做一次 avg >= key*load 比较。
调用点变成 if (curr && (!curr->on_rq || !curr_eligible(cfs_rq)))，最外层的 curr && 与 !curr->on_rq 仍然由 pick_eevdf 自己保证。

关键实现

static int curr_eligible(struct cfs_rq *cfs_rq)
{
    struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
    s64 key, avg = cfs_rq->sum_w_vruntime;
    long load = cfs_rq->sum_weight;
    unsigned long weight = avg_vruntime_weight(cfs_rq, curr->load.weight);

    key = entity_key(cfs_rq, curr);
    avg += key * weight;
    load += weight;

#ifdef CONFIG_64BIT
#ifdef CONFIG_ARCH_SUPPORTS_INT128
    return avg >= (__int128)key * load;
#else
    s64 rhs;
    if (check_mul_overflow(key, load, &rhs))
        return key <= 0;
    return avg >= rhs;
#endif
#else
    return avg >= key * load;
#endif
}

调用点 diff：

- if (curr && (!curr->on_rq || !entity_eligible(cfs_rq, curr)))
+ if (curr && (!curr->on_rq || !curr_eligible(cfs_rq)))

注意 entity_eligible() / vruntime_eligible() 仍保留给"非 curr"的 entity（例如 leftmost 候选）使用，所以新函数只是替换 curr 这条专用路径，而不是完全删除旧 API。

       old (entity_eligible)                 new (curr_eligible)
       ------------------------              ------------------------
  pick_eevdf(cfs_rq, ...)                pick_eevdf(cfs_rq, ...)
       |                                       |
       +-- entity_key(cfs_rq, curr)            +-- curr_eligible(cfs_rq)
       |     => key1 = curr->vr - min_vr            -> entity_key(cfs_rq, curr)
       |                                                  => key = curr->vr - min_vr
       +-- entity_eligible(cfs_rq, curr)                  -> avg += key*weight
             |                                            -> load += weight
             +-- vruntime_eligible(cfs_rq, vr)             -> return avg >= key*load
                   -> key2 = vr - min_vr     (== key1)    (only one key computation)
                   -> avg += key2*weight
                   -> load += weight
                   -> return avg >= key2*load

类比

想象课堂点名：第一轮老师已经确认"小明还在座位上、是这个班的"。第二轮老师本来只想问"小明今天分数够不够升级"，但他每次都把"还在座位吗""是这个班吗"再问一遍。补丁相当于把第二轮的两个重复问题剪掉，只保留"分数够不够"这一项——结论不变，但少念了几道题。

Highlight：风险与注意点

没有功能变化（commit message 写明 "No functional change intended"），但 curr_eligible() 隐式依赖"调用前 curr 一定存在且在 runqueue 上"——这是把不变量挪到了调用方。以后若有人调整 pick_eevdf() 的判断顺序（比如先调 curr_eligible() 再判 NULL/on_rq），会立刻踩坑。建议加 WARN_ON_ONCE(!curr || !curr->on_rq) 或干脆写成 __always_inline、把 curr 显式传参，避免隐式契约。
key 的类型由 u64（vruntime 视角）变成 s64（entity_key() 视角）。在 __int128 比较路径里隐式转为有符号 128 位乘，需要确认不同 KEY_DECR / vruntime 边界下编译告警干净、无 UB。
64 位 / 128 位 / 32 位三条溢出分支（check_mul_overflow、(__int128)key*load、裸 key*load）是从 vruntime_eligible() 原样搬过来的，本身没改动；只是搬迁，需要确认逻辑真的等价。
作者坦言 perf stat 噪声过大、无法据此下结论。维护者通常希望见到更明确的 micro-bench（perf bench sched messaging、hackbench、tbench）或在 -rt/压力场景下的回归数据，否则"无功能变化 + 无量化收益"很容易被 NACK。
这次只发了 1 封 patch，没有 maintainer 跟进，分类上更接近"自我清理"，不是 RFC、也不是 bug 修复。
entity_eligible() / vruntime_eligible() 本身并未删除，仍被 pick_eevdf 处理 leftmost 时使用，注意不要顺手把它一起删了导致其它调用点 NPE。

一句话总结

本 patch 把 pick_eevdf() 中对 curr 判 eligible 时重复算一次 entity_key(cfs_rq, curr) 的路径抽成 curr_eligible()，省掉冗余的 vruntime - min_vruntime 减法，并把 curr!=NULL / on_rq 的不变量交给调用方维护——属于纯清理型 micro-optimization。

[PATCH] sched/fair: Avoid calculating curr's key twice in pick_eevdf()

LLM 分析

CFS EEVDF 调度器：避免在 pick_eevdf() 中重复计算 curr 的 key