鸿蒙OpenHarmony【轻量系统内核扩展组件(CPU占用率)】子系统开发

基本概念

CPU（中央处理器，Central Processing Unit）占用率分为系统CPU占用率和任务CPU占用率。

系统CPU占用率：是指周期时间内系统的CPU占用率，用于表示系统一段时间内的闲忙程度，也表示CPU的负载情况。系统CPU占用率的有效表示范围为0～100，其单位为百分比。100表示系统满负荷运转。

任务CPU占用率：指单个任务的CPU占用率，用于表示单个任务在一段时间内的闲忙程度。任务CPU占用率的有效表示范围为0～100，其单位为百分比。100表示在一段时间内系统一直在运行该任务。

用户通过系统级的CPU占用率，判断当前系统负载是否超出设计规格。

通过系统中各个任务的CPU占用情况，判断各个任务的CPU占用率是否符合设计的预期。

此外开启CPUP的情况下，可选择开启中断占用率统计。

中断占用率：是指单个中断在全部中断消耗时间的占用率。占用率的有效表示范围为0～100。100表示在一段时间内仅触发该中断。

运行机制

OpenHarmony LiteOS-M的CPUP（CPU Percent，系统CPU占用率）采用任务级记录的方式，在任务切换时，记录任务启动时间，任务切出或者退出时间，每次当任务退出时，系统会累加整个任务的占用时间。

可以在target_config.h的中对该功能进行选配。

OpenHarmony LiteOS-M提供以下两种CPU占用率的信息查询：

  • 系统CPU占用率。
  • 任务CPU占用率。

此外，系统还提供了中断占用率的信息查询能力（需同时开启CPUP和定时器）。

占用率的计算方法：

系统CPU占用率=系统中除idle任务外其他任务运行总时间/系统运行总时间

任务CPU占用率=任务运行总时间/系统运行总时间

中断占用率=单个中断运行时间/中断运行总时间

接口说明

表1 功能列表

功能分类接口描述
获取系统CPU占用率LOS_SysCpuUsage：获取当前系统CPU占用率 LOS_HistorySysCpuUsage：获取系统历史CPU占用率
获取任务CPU占用率LOS_TaskCpuUsage：获取指定任务CPU占用率 LOS_HistoryTaskCpuUsage：获取指定任务历史CPU占用率 LOS_AllTaskCpuUsage：获取所有任务CPU占用率
输出任务CPU占用率LOS_CpupUsageMonitor：输出任务历史CPU占用率
获取中断CPU占用率LOS_GetAllIrqCpuUsage：获取所有中断CPU占用率

开发流程

在kernel/liteos_m目录下执行 make menuconfig 命令配置"Kernel->Enable Cpup"中打开YES开启任务cpup；

开启后出现新选项“Enable Cpup include irq”打开YES开启中断cpup。

CPU占用率的典型开发流程：

  1. 调用获取系统CPU占用率函数LOS_SysCpuUsage。

  2. 调用获取系统历史CPU占用率函数LOS_HistorySysCpuUsage。

  3. 调用获取指定任务CPU占用率函数LOS_TaskCpuUsage。

    • 若任务已创建，则关中断，正常获取，恢复中断；
    • 若任务未创建，则返回错误码；

  4. 调用获取指定任务历史CPU占用率函数LOS_HistoryTaskCpuUsage。

    • 若任务已创建，则关中断，根据不同模式正常获取，恢复中断；
    • 若任务未创建，则返回错误码；

  5. 调用获取所有任务CPU占用率函数LOS_AllCpuUsage。

    • 若CPUP已初始化，则关中断，根据不同模式正常获取，恢复中断；
    • 若CPUP未初始化或有非法入参，则返回错误码；

编程实例

实例描述

本实例实现如下功能：

  1. 创建一个用于CPUP测试的任务。
  2. 获取当前系统CPUP。
  3. 以不同模式获取历史系统CPUP。
  4. 获取创建的测试任务的CPUP。
  5. 以不同模式获取创建的测试任务的CPUP

示例代码

前提条件：

在kernel/liteos_m目录下执行 make menuconfig命令配置"Kernel->Enable Cpup"中开启任务cpup：

代码实现如下：

本演示代码在 ./kernel/liteos_m/testsuites/src/osTest.c 中编译验证，在TestTaskEntry中调用验证入口函数ExampleCpup。

#include "los_task.h"
#include "los_cpup.h"#define TEST_TASK_PRIO  5
#define TASK_DELAY_TIME 100
VOID CpupTask(VOID)
{printf("entry cpup test example\n");usleep(TASK_DELAY_TIME);usleep(TASK_DELAY_TIME);printf("exit cpup test example\n");
}UINT32 ExampleCpup(VOID)
{UINT32 ret;UINT32 cpupUse;UINT32 taskID;TSK_INIT_PARAM_S cpupTestTask = { 0 };cpupTestTask.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)CpupTask;cpupTestTask.pcName       = "TestCpupTsk";cpupTestTask.uwStackSize  = LOSCFG_BASE_CORE_TSK_DEFAULT_STACK_SIZE;cpupTestTask.usTaskPrio   = TEST_TASK_PRIO;ret = LOS_TaskCreate(&taskID, &cpupTestTask);if(ret != LOS_OK) {printf("cpupTestTask create failed .\n");return LOS_NOK;}usleep(TASK_DELAY_TIME);/* 获取当前系统CPU占用率 */cpupUse = LOS_SysCpuUsage();printf("the current system cpu usage is: %u.%u\n",cpupUse / LOS_CPUP_PRECISION_MULT, cpupUse % LOS_CPUP_PRECISION_MULT);/* 获取当前系统历史CPU占用率 */cpupUse = LOS_HistorySysCpuUsage(CPUP_LESS_THAN_1S);printf("the history system cpu usage in all time：%u.%u\n",cpupUse / LOS_CPUP_PRECISION_MULT, cpupUse % LOS_CPUP_PRECISION_MULT);/* 获取指定任务的CPU占用率 */cpupUse = LOS_TaskCpuUsage(taskID);printf("cpu usage of the cpupTestTask:\n TaskID: %d\n usage: %u.%u\n",taskID, cpupUse / LOS_CPUP_PRECISION_MULT, cpupUse % LOS_CPUP_PRECISION_MULT);/* 获取指定任务在系统启动到现在的CPU占用率 */cpupUse = LOS_HistoryTaskCpuUsage(taskID, CPUP_LESS_THAN_1S);printf("cpu usage of the cpupTestTask in all time:\n TaskID: %d\n usage: %u.%u\n",taskID, cpupUse / LOS_CPUP_PRECISION_MULT, cpupUse % LOS_CPUP_PRECISION_MULT);return LOS_OK;
}

结果验证

编译运行得到的结果为：

entry cpup test example
the current system cpu usage is: 8.2
the history system cpu usage in all time：8.9
cpu usage of the cpupTestTask:TaskID: 5usage: 0.5
cpu usage of the cpupTestTask in all time:TaskID: 5usage: 0.5exit cpup test example根据实际运行环境，上文中的数据会有差异，非固定结果

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