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自动驾驶性能分析时，非常有用的两个信息

news 2025/1/15 22:53:28

自动驾驶的关键路径如下，传感器的数据发送给感知模块；感知模块根据传感器数据来确定车辆所处的环境，比如前方有没有障碍物，是不是和车道线保持着适当的距离等；感知处理之后的数据传递给规控模块，规控根据车辆当前所处的环境来规划车辆的路线和加减速等；最后规控的结果要发送到底盘/动力来做真正的执行。

在自动驾驶的关键路径中，对确定性要求是非常高的，因为车辆是一个安全产品，一旦某个环节消耗的时间不符合确定性的要求，那么会造成比较大的影响。比如车辆前方有行人，那么车辆就需要及时刹停，不可延误。

确定性，考虑的是最恶劣的情况，假如规控模块要求，每次处理规控任务的处理时间不能超过2ms，那么就是要求无论系统运行在什么环境下，当前系统的负载是怎么样的，规控任务的处理时间都不能超过2ms。也就是说如果车辆连续运行了一周，假如规控运行的次数是1000万次，那么也不允许有一次超过2ms的。

1获取线程实际消耗的cpu时间

如下代码，如果要获取planning函数执行消耗的时间。在相当长的一段时间，都是直接获取CLOCK_BOOTTIME这种clock id的时间，这种时间都是墙上时间。在很多时候用这种时间来表示任务消耗的也是没有问题的，但是如果进程中发生了睡眠，发生了阻塞，使用这种时间就不准确了，这种时间不能表示任务实际消耗的cpu时间。

通过函数pthread_getcpuclockid获取的clock，表示cpu时间，也就是线程实际占用的cpu的时间。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <pthread.h>void planning() {int counter = 0;for(int i = 0; i < 10000; i++) {counter++;}for (int i = 0; i < 5; i++) {sleep(1);}
}int main() {clockid_t clock_id;struct timespec start_time1;struct timespec end_time1;struct timespec start_time2;struct timespec end_time2;pthread_getcpuclockid(pthread_self(), &clock_id);clock_gettime(clock_id, &start_time1);clock_gettime(CLOCK_BOOTTIME, &start_time2);planning();clock_gettime(clock_id, &end_time1);clock_gettime(CLOCK_BOOTTIME, &end_time2);printf("real time:%ldns\n", (end_time1.tv_sec * 1000 * 1000 * 1000 + end_time1.tv_nsec) - (start_time1.tv_sec * 1000 * 1000 * 1000 + start_time1.tv_nsec));printf("wall time:%ldns\n", (end_time2.tv_sec * 1000 * 1000 * 1000 + end_time2.tv_nsec) - (start_time2.tv_sec * 1000 * 1000 * 1000 + start_time2.tv_nsec));return 0;
}

运行结果如下，cpu clock id显示的时间是线程实际消耗的时间，是514微秒左右；wall time是5秒。

2获取线程调度次数

在linux中进程的status文件中显示了线程调度的次数。最后两行表示线程调度次数，voluntary_ctxt_switches表示线程主动调度的次数，比如当线程睡眠，IO阻塞时，会触发线程调度，这时的调度就是自愿调度；nonvoluntary_ctxt_switches表示线程非自愿调度的次数，比如当线程的时间片用完，被调度器强制调度，这种情况就是非自愿调度。

可以通过该文件获取调度次数，可以在调用planning之前获取线程的调度次数，返回之后再次获取调度次数，两者的调度次数差就基本上能表示在planning执行过程中发生的调度次数。这里之所以说是基本上，而不是绝对，因为在获取调度次数到planning真正被执行，以及planning返回到获取调度次数之间，也有可能发生调度。

root@wangyanlong-virtual-machine:/home/wangyanlong/test# cat /proc/12744/status
Name:   a.out
Umask: 0022
State: S (sleeping)
Tgid:   12744
Ngid:   0
Pid:    12744
PPid:   2374
TracerPid:      0
Uid:    0       0       0       0
Gid:    0       0       0       0
FDSize: 256
Groups: 0 999
NStgid: 12744
NSpid: 12744
NSpgid: 12744
NSsid: 2294
VmPeak:     2712 kB
VmSize:     2644 kB
VmLck:         0 kB
VmPin:         0 kB
VmHWM:      1024 kB
VmRSS:      1024 kB
RssAnon:               0 kB
RssFile:            1024 kB
RssShmem:              0 kB
VmData:       92 kB
VmStk:       132 kB
VmExe:         4 kB
VmLib:      1796 kB
VmPTE:        36 kB
VmSwap:        0 kB
HugetlbPages:          0 kB
CoreDumping:    0
THP_enabled:    1
Threads:        1
SigQ:   0/15188
SigPnd: 0000000000000000
ShdPnd: 0000000000000000
SigBlk: 0000000000000000
SigIgn: 0000000000000000
SigCgt: 0000000000000000
CapInh: 0000000000000000
CapPrm: 000001ffffffffff
CapEff: 000001ffffffffff
CapBnd: 000001ffffffffff
CapAmb: 0000000000000000
NoNewPrivs:     0
Seccomp:        0
Seccomp_filters:        0
Speculation_Store_Bypass:       thread vulnerable
SpeculationIndirectBranch:      conditional enabled
Cpus_allowed:   ffffffff,ffffffff,ffffffff,ffffffff
Cpus_allowed_list:      0-127
Mems_allowed:   00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000001
Mems_allowed_list:      0
voluntary_ctxt_switches:        42
nonvoluntary_ctxt_switches:     0
root@wangyanlong-virtual-machine:/home/wangyanlong/test#