cpu_watcher：添加工具说明文档，更新运行环境 (#762)

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eBPF_Supermarket/CPU_Subsystem/cpu_watcher/README.md

@@ -89,6 +89,10 @@ kworker/u256:1   15144   13516    1131
 node             14221   2589     3355   
 ```
 
+原理介绍：
+
+[抢占调度原理分析](docs/preempt_time.md)
+
 ### 3.**统计调度延迟：**
 
 ​	分析系统中进程调度的延迟情况，提供相关统计数据，输出包括当前系统的最大调度延迟、最小调度延迟、平均调度延迟。
@@ -107,6 +111,9 @@ node             14221   2589     3355
 17:31:35  362.039000      217053.545000     6.462000        
 17:31:36  373.751000      217053.545000     6.462000
 ```
+原理介绍：
+
+[调度延迟原理分析](docs/schedule_delay.md)
 
 ### 4.**统计系统调用响应时间：**
 
@@ -142,7 +149,7 @@ Time        Pid       comm                syscall_id         delay/us
 
 原理介绍：
 
-[lmp/eBPF_Supermarket/CPU_Subsystem/cpu_watcher/docs/mq_delay功能介绍.md at develop · albertxu216/lmp (github.com)](https://github.com/albertxu216/lmp/blob/develop/eBPF_Supermarket/CPU_Subsystem/cpu_watcher/docs/mq_delay功能介绍.md)
+[消息队列延迟原理分析](docs/mq_delay.md)
 
 ### 6.对内核函数schedule()的执行时长进行测试
 
@@ -222,4 +229,4 @@ per_len = 1000
 
 如果你也对cpu_watcher或ebpf感兴趣，欢迎加入我们一起开发cpu_watcher工具，希望我们可以共同成长。
 
-**cpu_watcher负责人：**[email protected]  [email protected]  [email protected]
+**cpu_watcher负责人：**  [email protected]    [email protected]    [email protected]

eBPF_Supermarket/CPU_Subsystem/cpu_watcher/docs/preempt_time.md

@@ -0,0 +1,44 @@
+## preempt_time工具介绍
+
+​	preempt_time,统计每次系统中抢占调度所用的时间。
+
+### 原理分析
+
+​	使用 btf raw tracepoint监控内核中的每次调度事件： 
+
+```c
+SEC("tp_btf/sched_switch")
+```
+
+​	btf raw tracepoint 跟常规 raw tracepoint 有一个 最主要的区别是： btf 版本可以直接在 ebpf 程序中访问内核内存， 不需要像常规 raw tracepoint 一样需要借助类似 `bpf_core_read` 或 `bpf_probe_read_kernel` 这样 的辅助函数才能访问内核内存。
+
+```c
+int BPF_PROG(sched_switch, bool preempt, struct task_struct *prev, struct task_struct *next) 
+```
+
+​	该事件为我们提供了关于抢占的参数preempt，我们可以通过判断preempt的值来决定是否记录本次调度信息。
+
+​	另一挂载点为kprobe：finish_task_switch，即本次调度切换完成进行收尾工作的函数，在此时通过ebpf map与之前记录的调度信息做差，即可得到本次抢占调度的时间：
+
+```c
+SEC("kprobe/finish_task_switch") 
+```
+
+### 输出效果
+
+可以获取到抢占进程的`pid`与进程名，以及被抢占进程的`pid`，和本次抢占时间，单位纳秒
+
+```
+COMM           prev_pid next_pid duration_ns
+node             14221   2589     3014       
+kworker/u256:1   15144   13516    1277       
+node             14221   2589     3115       
+kworker/u256:1   15144   13516    1125       
+kworker/u256:1   15144   13516    974        
+node             14221   2589     2560       
+kworker/u256:1   15144   13516    1132       
+node             14221   2589     2717       
+kworker/u256:1   15144   13516    1206       
+kworker/u256:1   15144   13516    1131       
+node             14221   2589     3355   
+```

eBPF_Supermarket/CPU_Subsystem/cpu_watcher/docs/schedule_delay.md

@@ -0,0 +1,57 @@
+## schedule_delay工具介绍
+
+​	schedule_delay工具可以检测该系统当前的调度延迟。即从一个任务具备运行的条件，到真正执行（获得 CPU 的执行权）的这段时间。
+
+​	实时观测该指标可以帮助我们了解到当前操作系统的负载。
+
+### 原理分析
+
+​	只需考虑，在何时一个任务会被加入运行队列等待运行。内核提供了两个函数实现这个功能：
+
+- 新建的进程通过调用`wake_up_new_task`，将新创建的任务加入runqueue等待调度。
+- 进程从睡眠状态被唤醒时触发，调用`ttwu_do_wakeup`函数，进入runqueue等待调度。
+
+​	关于这两个函数，内核提供了两个对应的`tracepoint`：
+
+|     内核函数     |    对应`tracepoint`    |
+| :--------------: | :--------------------: |
+| wake_up_new_task | sched:sched_wakeup_new |
+|  ttwu_do_wakeup  |   sched:sched_wakeup   |
+
+​	在触发到这两个tracepoint的时候，记录这个进程的信息和进入运行队列的时间。
+
+​	除此之外，我们还应该考虑到，当一个进程**被迫离开cpu**时，其状态依然是`TASK_RUNNING`，所以在schedule时，我们还要做出判断，决定该进程是否要被记录。
+
+| 内核函数 |  对应`tracepoint`  |
+| :------: | :----------------: |
+| schedule | sched:sched_switch |
+
+​	在触发到这个tracepoint时，记录此时即将要占用cpu的进程信息，通过ebpf map记录的进入运行队列的时间作差，即调度延迟。在这里还需要判断上一个进程是否要被记录。
+
+```c
+  if(prev_state == TASK_RUNNING)//判断退出cpu进程的状态
+```
+
+​	最后要注意的是，为了避免map溢出，我们还需要在进程退出的时候，删除map中记录的数据。
+
+| 内核函数 |     对应`tracepoint`     |
+| :------: | :----------------------: |
+| do_exit  | sched:sched_process_exit |
+
+### 输出效果
+
+​	我们可以检测到系统从加载ebpf程序到当前的平均、最大、最小调度时延：
+
+```
+ TIME    avg_delay/μs     max_delay/μs     min_delay/μs
+17:31:28  35.005000       97.663000         9.399000        
+17:31:29  326.518000      12618.465000      7.994000        
+17:31:30  455.837000      217053.545000     6.462000        
+17:31:31  422.582000      217053.545000     6.462000        
+17:31:32  382.627000      217053.545000     6.462000        
+17:31:33  360.499000      217053.545000     6.462000        
+17:31:34  364.805000      217053.545000     6.462000        
+17:31:35  362.039000      217053.545000     6.462000        
+17:31:36  373.751000      217053.545000     6.462000
+```
+