你的HQPlayer naa用了RT内核吗？naa的优先级机制笔记

中关村东路 · 发表于 2023-12-1 16:57

本帖讨论两个问题，HQPlayer naa的优先级机制，以及官方提供的隐藏脚本接口。

1. 引言，来自Miska的建议

起因是群友发来的下面这张图。简单的说HQ作者Miska说了两个事：一是要full tickless，这个争议不大；二是不要把naa设成fifo（也就是rt进程），不要做cpu隔离。

图1. HQPlayer作者Miska在Audiophile论坛的发言

我并不打算谈什么方案声音好，甚至不评论什么方案性能好，只是展开说一下Miska为什么会这么说，如果不实时、不隔离对naa适用，那对roon ready是否也适用呢？延伸至此我想介绍一下naa的优先级机制是怎样的。一贯的，还有我的解决方案和代码，但和往常一样，这是一个草稿仅供参考，我不是程序员实现的很糙，你可以按自己的偏好调整，就好像使用我维护的内核包【1】你可以自由选择PREEMPT_RT/automagic/BMQ，也可以选择HZ_2000（gentooplayer/autolinux），HZ_1000（hqplayer os），或者HZ_250（ubuntu）。本帖类似之前我对Roon的介绍【2】，侧重各个线程的作用，以及如何利用官方有意无意提供的接口深度修改。如果你是普通HQ用户可能会觉得无聊，更侧重于面向强迫症烧友、技术控和公司读者。

对实时内核及其用处还不了解的同学可参考我之前在绿檀帖子【1】的简介部分，关于两种通用的PREEMPT_RT内核也就是通常所说的实时内核、同团队最新推出的automagic实时内核，以及xenomai内核、pru等定制工业实现。前两种内核补丁结合naa DSD1024补丁的x86和树莓派内核的Gentoo Linux包都是我在维护【3】，目前是6.6.3，其中automagic的树莓派版官方还没推出，暂时用的是我迁移的版本请谨慎使用。

【1】http://erji.net/forum.php?mod=viewthread&tid=2317889
【2】http://erji.net/forum.php?mod=viewthread&tid=2253401
【3】http://erji.net/forum.php?mod=viewthread&tid=2312699

中关村东路 · 发表于 2023-12-1 16:58

本帖最后由中关村东路于 2023-12-1 17:16 编辑

2. naa的优先级机制

2.1 naa的优先级机制和Miska的方案
和Roon相对比较清晰的区分线程不同，hqplayer naa所有功能都在同一个进程之内使用相同的线程名无法简单区分。在默认配置下播放的时候，如下图2所示。可以看到，naa实现的可是比roon干净多了，一共只有三个线程，NI都是10，说明所有线程的NICE都是10，考虑到最高优先级是20，这是一个比较稳妥合理的数字。NI，或者说nice值是对非实时调度才生效的，前面那个PRI是对实时线程生效的，RT最高，-99其次，图中的三个分别是10, -3, -4，低于大多数内核态进程了，但高于用户态进程，这是一个保守的数字。这三个线程中，NI=10的是启动程序用的。打开大约一两秒钟会启动NI=-3的线程，用于和HQPlayer通讯。等到开始播放音乐了，就会启动那个NI=-4的线程，专门播放。

图2. 默认配置下HQPlayer naa在Linux下的线程优先级

说到这，读者应该能想清楚引言中HQ作者Miska的意思了吧。他说naa不要设置成naa为rt进程，是因为播放和通讯用的两个线程已经在程序中被强行定义为-3和-4的实时线程了，他并不是告诉读者实时线程没用，而是说你用chrt命令以实时进程启动naa是没用的，感兴趣的读者可以试试，执行chrt -r 96 networkaudiod之后，会启动一个主线程为-97，播放和通讯的两个线程的优先级依然是-4和-3。这样做，和Miska默认实现相比反而有副作用，用于和HQPlayer心跳的NI=10的线程优先级特别高，高于播放和通讯的线程了，好嘛。不过读者千万不要正好看到这关掉网页，马上反转。

2.2 另外一个naa优先级方案

我没用HQ提供的naa img，是自行定制的所以上面的截图很干净除了用于截图的htop over ssh没别的东西。如果你登录自己的naa，一般来说会发现比我的截图多好多进程，都是用户态的，一般来说优先级都是低于naa设置的NI=10的。这么看来Miska的方案思路清晰，很不错。但其实系统上还会有几十上百个内核态进程，这时候-3和-4的通讯、播放模块就弱的很了。我目前使用的方案，10, -3, -4分别被修改为-1, -96, -97。和主机心跳的线程略微提升，通讯和播放的优先级高于大多数内核态进程。当然，也可以选择略微稳妥的10, -96, -97。让心跳的优先级低一些，确实没什么大用。具体的实现代码详见第三大节。

2.3 关于cpu隔离

Miska对于cpu隔离的看法是一贯如此的。他做的HQPlayer OS上使用了irqbalance，而没做隔离——对此我是完全赞成的，我的HQPlayerd也是如此。和计算密集型的HQPlayerd不同，naa的cpu占用率其实是非常低的，即便在门总大力推广的Beaglebone开发板上也只有60%多。我用的传家宝j3455性能要好一些，在10%左右（DSD1024）。

然而给naa做cpu隔离目的并不是保护naa，反而是保护naa不要侵占其他进程的资源，尤其是中断资源，那就是网卡和usb。我不太严谨的边听音乐边随便看了一下naa的占用就不截图了，naa占6%，usb占5%，网卡占8%。如果换成树莓派cm4，usb甚至会达到10%多。因此我的方案是，分配cpu3给naa，cpu2给usb，cpu1给网卡，其他进程都给cpu0，省得naa去欺负网卡和usb。如果你的网桥有更多cpu内核，例如6个，建议把其中的三个都分给naa，甚至可以尝试上irqbalance辅助，让心跳、通讯、播放更均衡。

中关村东路 · 发表于 2023-12-1 16:59

本帖最后由中关村东路于 2023-12-1 17:16 编辑

3. naa提供的隐藏脚本接口，以及接口使用实例

这是个有意思的功能，很隐蔽，官方也没文档描述。登录naa，看看配置文件夹 /etc/networkaudiod/，可能会有一个networkaudiod.xml文件，一般是用来配置录音声卡的，不用管他。现在你可以编辑一个文件，执行：

echo "echo echo > /tmp/omg" > /etc/networkaudiod/onconnected
chmod +x /etc/networkaudiod/onconnected

复制代码

之后用你的方式重启naa服务，或者naa机器。连上HQPlayerd之后，你会发现/tmp/文件夹下出现了一个文件omg，里边写着echo。这就是我要介绍的naa偷偷提供的功能。目前我知道的共有四种trigger：onconnected、ondisconnected、onstart、onstop。接下来我会以onstart为例，介绍如何实现我在上一节提到的naa优先级方案。

echo "nohup sh /root/rt.sh >/dev/null 2>&1 &" > /etc/networkaudiod/onstart
chmod +x /etc/networkaudiod/onstart

复制代码

之后我们编辑具体的实现rt.sh

sleep 1.5
PRI0=10
PRI1=-3
PRI2=-4
TAR2=95
TAR3=96
NAME="networkaudiod"
PIDS=`ps -eLF | grep "${NAME}" | awk '{print $4}'`
for PID in ${PIDS}
do
STAT=-1
[[ ! -f /proc/${PID}/status ]] || STAT=`cat /proc/${PID}/stat | awk '{print $18}'`
if [ "${STAT}" == -1 ]; then
continue
fi
if [[ "${STAT}" == "${PRI0}" ]]; then
echo $PRI0
continue
fi
if [[ "${STAT}" == "${PRI1}" ]]; then
echo $PRI1
if [[ ! -f /proc/${PID}/status ]] || chrt -p -f ${TAR2} ${PID}
then
echo "chrt -p -f pid=${PID} prio=${PRI1}: OK."
else
echo "chrt -p -f pid=${PID} prio=${PRI1}: FAILED."
fi
continue
fi
if [[ "${STAT}" == "${PRI2}" ]]; then
echo $PRI2
if [[ ! -f /proc/${PID}/status ]] || chrt -p -f ${TAR3} ${PID}
then
echo "chrt -p -f pid=${PID} prio=${PRI1}: OK."
else
echo "chrt -p -f pid=${PID} prio=${PRI1}: FAILED."
fi
continue
fi
done

复制代码

在上面的两个文件中，我们在音乐播放onstart时立即触发执行rt.sh这个脚本。脚本一开始先暂停1.5秒，等等我的老爷机启动naa播放线程，你的机器好可改成1。这时候，系统中应该出现了三个networkaudiod线程了，优先级分别为10, -3, -4。我要做的就是先搜出所有名为networkaudiod的线程id，解析出来放在STAT里。如果等于10，就不理他，如果等于-3就改成-96，如果等于-4就改成-97。好了，大功告成。

中关村东路 · 发表于 2023-12-1 17:00

小结。

本帖通过介绍HQPlayer naa的优先级机制及其隐藏功能，讨论了Miska对实时进程、cpu隔离的观点，并附上实现例程。欢迎感兴趣的网友留言。

中关村东路 · 发表于 2023-12-1 17:00

打完收工

shine_bnu · 发表于 2023-12-1 21:21

先不讨论DAC之后的模拟信号，有没有办法量化这些修改对信号的影响，这样比较容易客观比较。

中关村东路 · 发表于 2023-12-1 21:41

shine_bnu 发表于 2023-12-1 21:21
先不讨论DAC之后的模拟信号，有没有办法量化这些修改对信号的影响，这样比较容易客观比较。

有质疑的精神很好，但你提这问题说明你不但完全不了解实时内核，也没看我推荐的链接。打开之后主贴是介绍，置顶的回帖就是第三方数据。

简单的说，naa正在播放音乐呢，这时候硬盘读写需要响应，HQ主机的数据需要传输，心跳信号需要处理，几十上百个内核线程需要调度，都需要CPU去响应。如果用的不是近年来的x86 cpu，延迟甚至会达到ms量级，别说能不能量化了，录音师都能听出区别。

shine_bnu · 发表于 2023-12-2 08:34

中关村东路发表于 2023-12-1 21:41
有质疑的精神很好，但你提这问题说明你不但完全不了解实时内核，也没看我推荐的链接。打开之后主贴是介绍 ...

完全没有质疑的意思，我原意只是字面意思。看了楼主推荐的第一个链接，发现cyclictest就是我想要的，谢了。

sszj2010 · 发表于 2023-12-2 11:53

强贴留名

万远 · 发表于 2023-12-2 11:55

实时的确更清晰，解析力更高--佩服大佬的技术！

中关村东路 · 发表于 2023-12-2 13:43

本帖最后由中关村东路于 2023-12-2 14:02 编辑

shine_bnu 发表于 2023-12-2 08:34
完全没有质疑的意思，我原意只是字面意思。看了楼主推荐的第一个链接，发现cyclictest就是我想要的，谢了 ...

其实我是并不建议测速的，一些优化能听出区别就用，听不出来就算了。而且测速跑分什么的经常需要在内核中埋点，我机器上都是去掉的。我在绿檀上介绍的都是非常基础的技术，没钱买高端服务器时候我自己跑计算的机器上用的，没有伪科学，也没有纯忽悠小白的指标。只不过之前我的优化目标是吞吐量，总计算时间少，现在希望非并发、高负载、流式数据处理的CPU延迟低，别卡。

过度理性玩儿Hifi没意义也没意思

handsdady · 发表于 2023-12-2 17:09

中关村东路发表于 2023-12-2 13:43
其实我是并不建议测速的，一些优化能听出区别就用，听不出来就算了。而且测速跑分什么的经常需要在内核中 ...

大神，ROCK64作NAA，能用RT内核吗？

中关村东路 · 发表于 2023-12-2 18:32

handsdady 发表于 2023-12-2 17:09
大神，ROCK64作NAA，能用RT内核吗？

我没用过，不过这是老板子了肯定能

handsdady · 发表于 2023-12-2 19:34

中关村东路发表于 2023-12-2 18:32
我没用过，不过这是老板子了肯定能

是不是arm需要自己编译内核？没法直接x86那样容易更换？

中关村东路 · 发表于 2023-12-2 19:35

handsdady 发表于 2023-12-2 19:34
是不是arm需要自己编译内核？没法直接x86那样容易更换？

这个我倒是没去了解过，我一直用的Gentoo Linux，不但内核整个系统都得自己编译..

中关村东路 · 发表于 2023-12-2 19:47

handsdady 发表于 2023-12-2 19:34
是不是arm需要自己编译内核？没法直接x86那样容易更换？

https://packages.debian.org/bookworm/linux-image-rt-armmp

供参考

lalekuku · 发表于 2023-12-7 17:21

本帖最后由 lalekuku 于 2023-12-7 17:44 编辑

又见技术贴，感谢分享。
好好拜读，深入学习一下。我的hq和naa都用了rt内核，都做了cpu隔离和优先级设置，中断也做了隔离和优先级设置，其中naa设置的更细致一些，效果还是明显的。
大佬有arm64可用的优化过的gentoo系统镜像吗？看你的gentoo那么干净，太诱人了，也想试试

如果大佬允许的话，我想尝试往我的板子上移植一下，不知可否？

lalekuku · 发表于 2023-12-7 17:38

handsdady 发表于 2023-12-2 17:09
大神，ROCK64作NAA，能用RT内核吗？

必须能用，但要自己编译和优化。我的主力板子就是rk3328处理器

中关村东路 · 发表于 2023-12-7 19:38

lalekuku 发表于 2023-12-7 17:21
又见技术贴，感谢分享。
好好拜读，深入学习一下。我的hq和naa都用了rt内核，都做了cpu隔离和优先级设置， ...

Gentoo官方有，下面链接供参考。【1】是目录，【2】是3288，你的设备应该是类似。

【1】https://wiki.gentoo.org/wiki/Embedded_Handbook
【2】https://wiki.gentoo.org/wiki/Libre_Computer_Renegade

lalekuku · 发表于 2023-12-7 20:37

中关村东路发表于 2023-12-7 19:38
Gentoo官方有，下面链接供参考。【1】是目录，【2】是3288，你的设备应该是类似。

【1】https://wiki. ...

好的，我去看看

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