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  • linux 多核CPU性能调优
    2021-04-08 11:43:57

    常常感觉系统资源不够用,一台机子上跑了不下3个比较重要的服务,但是每天我们还要在上面进行个备份压缩等处理,网络长时间传输,这在就很影响本就不够用的系统资源;

    这个时候我们就可以把一些不太重要的比如copy/备份/同步等工作限定在一颗cpu上,或者是多核的cpu的一颗核心上进行处理,虽然这不一定是最有效的方法,但可以最大程度上利用了有效资源,降低那些不太重要的进程占用cpu资源;

    查看系统下cpu信息: cat /proc/cpuinfo

    taskset就可以帮我们完成这项工作,而且操作非常简单;

    利用 taskset 可以充分利用多核cpu的好处,可以让某个程序或脚本,运行在某个具体的cpu上。

    这个工具系统可能没有默认安装:,rpm包名util-Linux

    #taskset --help

    taskset (util-linux 2.13-pre7)

    usage: taskset [options] [mask | cpu-list] [pid | cmd [args...]]

    set or get the affinity of a process

    -p, –pid operate on existing given pid

    -c, –cpu-list display and specify cpus in list format

    -h, –help display this help

    -v, –version output version information

    查看pid和哪个CPU亲和:

    taskset -pc pid

    例子:

    taskset -pc 3687

    返回pid 3687's current affinity list:0,1,2,3

    taskset -pc 0-1 3687或者taskset -pc 0,1 3687

    设置线程3678和0,1两个cpu内核亲和

    1)显示进程运行的CPU

    命令taskset -p 21184

    显示结果:

    pid 21184's current affinity mask: ffffff

    注:21184是redis-server运行的pid

    显示结果的ffffff实际上是二进制24个低位均为1的bitmask,每一个1对应于1个CPU,表示该进程在24个CPU上运行

    1:让某个程序运行在特定cpu上面

    taskset -c 0 sh wade.sh

    2:切换某个进程到特定的cpu上。

    taskset -pc 0 12345

    比如你有一个cpu是4 core你可以这样写你的脚本

    #!/bin/bash

    taskset -c 0 sh a.sh &

    taskset -c 1 sh b.sh &

    taskset -c 2 sh c.sh &

    taskset -c 3 sh d.sh &

    应该可以充分利用你的cpu了。

    对运行中的进程,文档上说可以用下面的命令,把CPU#1 #2 #3分配给PID为2345的进程:

    # taskset -cp 1,2,3 2345

    但我尝试没奏效,于是我关掉了MySQL,并用taskset将它启动:

    # taskset -c 1,2,3 /etc/init.d/mysql start

    二、配置nginx绑定CPU

    刚才说nginx除外,是因为nginx提供了更精确的控制。

    在conf/nginx.conf中,有如下一行:

    worker_processes  1;

    这是用来配置nginx启动几个工作进程的,默认为1。而nginx还支持一个名为worker_cpu_affinity的配置项,也就是说,nginx可以为每个工作进程绑定CPU。我做了如下配置:

    worker_processes  3;worker_cpu_affinity 0010 0100 1000;

    这里0010 0100 1000是掩码,分别代表第2、3、4颗cpu核心。

    重启nginx后,3个工作进程就可以各自用各自的CPU了。

    应用实例:

    在一台多核 CPU 的 Web 服务器上,存在负载不均衡问题,其中 CPU0 的负载明显高于其它 CPUx,进一步调查表明 PHP-FPM 的嫌疑很大。话说以前我曾经记录过软中断导致过类似的问题,但是本例中可以排除嫌疑。让我们在一台四核服务器上采样分析一下数据确认看看是否存在负载不均衡问题:shell> mpstat -P ALL 1 10CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft ... %idleall   17.57    0.03    1.78    0.00    0.35    0.23 ... 80.040   43.17    0.00    4.12    0.00    1.41    1.00 ... 50.301    9.80    0.00    0.81    0.00    0.00    0.00 ... 89.392    9.31    0.00    1.20    0.00    0.00    0.00 ... 89.493    7.94    0.10    0.80    0.00    0.00    0.00 ... 91.16如上命令的含义是每秒运行一次 mpstat,一共采样 10 次取平均值,可以明显看出 CPU0 的空闲 idle 明显小于其它 CPUx,而且大部分都消耗在了用户态 usr 上面。再让我们通过 pidstat 来确认一下是不是 PHP-FPM 导致的 CPU0 负载问题:shell> pidstat | grep php-fpm | awk ‘{print $(NF-1)}‘ | sort | uniq -c157 034 134 232 3可见分配给 CPU0 的 PHP-FPM 进程比其他三个 CPUx 总和还要多。为什么大部分进程被分配给了 CPU0?我模模糊糊有一些印象是因为操作系统偏爱使用 CPU0,但我暂时也没找到实质的线索可以佐证,如果有人知道,麻烦告诉我。问题总要解决,既然 PHP-FPM 没有类似 Nginx 那样 CPU 亲缘性(affinity)绑定的指令,那么我们可以使用 taskset 绑定 PHP-FPM 进程到固定的 CPUx 来解决问题:#!/bin/bashCPUs=$(grep -c processor /proc/cpuinfo)PIDs=$(ps aux | grep "php-fpm[:] pool" | awk ‘{print $2}‘)let i=0for PID in $PIDs; doCPU=$(echo "$i % $CPUs" | bc)let i++taskset -pc $CPU $PIDdone如上脚本运行后,让我们再来看看各个 CPU 负载分配情况如何:shell> mpstat -P ALL 1 10CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft ...  %idleall   15.73    0.03    1.61    0.00    0.20    0.23 ...  82.200   16.28    0.10    1.62    0.10    0.81    0.91 ...  80.181   16.16    0.10    1.51    0.00    0.00    0.10 ...  82.132   14.46    0.10    1.71    0.00    0.00    0.00 ...  83.733   15.95    0.00    1.71    0.00    0.00    0.00 ...  82.35终于平均了,不过需要提醒的是,一旦 PHP-FPM 处理的请求数超过 max_requests 的设置,那么对应的进程将自动重启,先前的 taskset 设置也将失效,所以为了一直有效,我们需要把 taskset 脚本添加到 CRON 配置中去,例如每分钟自动设置一遍!

    本文把 PHP-FPM 进程平均分配给了 0,1,2,3 四个 CPU,实际操作的时候可以更灵活一些,比如前文我们提过,操作系统总是偏爱使用 CPU0,如果 CPU0 的负载已经很高了的话,那么我们不妨把 PHP-FPM 进程平均分配给 1,2,3 三个 CPU。

    本文转自yzy121403725 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/lookingdream/1949456,如需转载请自行联系原作者

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    Lee_ 发布于:周五, 11/25/2016 - 14:40 ,关键词:

    多线程编程是现代软件技术中很重要的一个环节。要弄懂多线程,这就要牵涉到多进程?当然,要了解到多进程,就要涉及到操作系统。不过大家也不要紧张,听我慢慢道来。这其中的环节其实并不复杂。

    (1)单CPU下的多线程

    在没有出现多核CPU之前,我们的计算资源是唯一的。如果系统中有多个任务要处理的话,那么就需要按照某种规则依次调度这些任务进行处理。什么规则呢?可以是一些简单的调度方法,比如说

    1)按照优先级调度

    2)按照FIFO调度

    3)按照时间片调度等等

    当然,除了CPU资源之外,系统中还有一些其他的资源需要共享,比如说内存、文件、端口、socket等。既然前面说到系统中的资源是有限的,那么获取这些资源的最小单元体是什么呢,其实就是进程。

    举个例子来说,在Linux上面每一个享有资源的个体称为task_struct,实际上和我们说的进程是一样的。我们可以看看task_struct(linux 0.11代码)都包括哪些内容,

    bd7ec3c7314c75ec6d86f3f05edb7a98.png

    每一个task都有自己的pid,在系统中资源的分配都是按照pid进行处理的。这也就说明,进程确实是资源分配的主体。

    这时候,可能有朋友会问了,既然task_struct是资源分配的主体,那为什么又出来thread?为什么系统调度的时候是按照thread调度,而不是按照进程调度呢?原因其实很简单,进程之间的数据沟通非常麻烦,因为我们之所以把这些进程分开,不正是希望它们之间不要相互影响嘛。

    假设是两个进程之间数据传输,那么需要如果需要对共享数据进行访问需要哪些步骤呢

    1)创建共享内存

    2)访问共享内存->系统调用->读取数据

    3)写入共享内存->系统调用->写入数据

    要是写个代码,大家可能就更明白了,

    46c1ea0a27eb63176808c4f08ddd0eef.png

    上面的代码是一个创建子进程的代码,我们发现打印的value数值还是10。尽管中间创建了子进程,修改了value的数值,但是我们发现打印下来的数值并没有发生改变,这就说明了不同的进程之间内存上是不共享的。

    那么,如果修改成thread有什么好处呢?其实最大的好处就是每个thread除了享受单独cpu调度的机会,还能共享每个进程下的所有资源。要是调度的单位是进程,那么每个进程只能干一件事情,但是进程之间是需要相互交互数据的,而进程之间的数据都需要系统调用才能应用,这在无形之中就降低了数据的处理效率。

    (2)多核CPU下的多线程

    没有出现多核之前,我们的CPU实际上是按照某种规则对线程依次进行调度的。在某一个特定的时刻,CPU执行的还是某一个特定的线程。然而,现在有了多核CPU,一切变得不一样了,因为在某一时刻很有可能确实是n个任务在n个核上运行。我们可以编写一个简单的open mp测试一下,如果还是一个核,运行的时间就应该是一样的。

    1d251f4c2085a80ad6cf5f76ae7ff921.png

    (3)多线程编程

    为什么要多线程编程呢?这其中的原因很多,我们可以举例解决

    1)有的是为了提高运行的速度,比如多核cpu下的多线程

    2)有的是为了提高资源的利用率,比如在网络环境下下载资源时,时延常常很高,我们可以通过不同的thread从不同的地方获取资源,这样可以提高效率

    3)有的为了提供更好的服务,比如说是服务器

    4)其他需要多线程编程的地方等等

    来源:网络

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  • 多核和多线程那些事

    2021-03-04 04:20:32
    作为一个程序员,线程,进程,协程这些是我们必须要掌握的...而并行指的是同一时刻,强调的是同一个时间点并行运行,很显然,并行要求需要多核,而并发可以单核切换运行程序,由于cpu的高速运转,所以看起来并发很类...

    作为一个程序员,线程,进程,协程这些是我们必须要掌握的最基础的知识,这就好比数学家必须要学习的基本几何原理一样,没有它们,我们在编程的世界里寸步难行。

    并发和并行

    并发和并行是我们经常听到的两个词,并发是指同一时间段运行多个程序,比如我们一边听歌,一边打字。而并行指的是同一时刻,强调的是同一个时间点并行运行,很显然,并行要求需要多核,而并发可以单核切换运行程序,由于cpu的高速运转,所以看起来并发很类似并行执行,但是本质上两者是不同的。

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    多核

    具有多个逻辑CPU内核并且可以物理上同时执行多条指令的计算机的处理器。计算机的“核心数”是计算机拥有的核心总数。计算机可能具有多个处理器,每个处理器可能具有多个核心;核心数是所有处理器上的核心总数。

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    多线程

    可以通过同时在多个内核上运行来利用多核计算机的程序。通常,两倍的内核等于两倍的计算能力(对于支持多线程的程序),尽管某些问题受CPU使用率以外的因素的限制。这些问题将不会带来多线程带来的巨大收益。

    多线程的意义

    有时程序需要在特定时间做特定的事情。比如我们有一个可见窗口的程序。该程序可能正在进行大量的后台数字运算,但是它仍然可以响应用户事件(例如单击按钮并调整其大小),这种情况可以通过异步处理来完成,异步处理将需要您的一个线程重复检查GUI工作是否间隔执行,暂停正在执行的操作以及处理GUI一段时间。许多事情都是通过这种方式完成的。

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    然而,处理它的另一种可能更好的方法是使用线程。我们不需要担心该程序在逻辑运算和GUI管理之间来回切换,操作系统将为您进行管理。即使只有一个内核,您仍然可以运行多个线程,并且操作系统将尽最大努力确保所有正在运行的进程中的所有正在运行的线程都能公平分配CPU时间。

    多线程和多核关系

    首先两者本质上没有必然的联系,多线程可以运行在单核上,也可以运行在多核上。一个线程可以某一时间段在一个核心上运行,下一刻在另一个核心上运行。

    线程是内核调度的最小单位。一个进程可以有多个线程,它们共同完成某个任务。线程是被包裹在进程中的,进程提供了线程运行的资源。

    进程之间互不影响,一个进程挂掉,并不影响其它进程,然而一个进程内的一个线程出现问题 ,其它线程也无法正常运行。

    CPU

    CPU也叫内核,是由单晶硅以一定的生产工艺制造出来的,CPU所有的计算、接受/存储命令、处理数据都由核心执行。

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    CPU执行多个程序靠的是它的时钟,通过时钟中断,它可以在不同的程序之间切换,这样看上去,我们的程序就彷佛在并行执行。

    超线程技术

    超线程技术为CPU中存在的每个物理核心创建两个虚拟处理核心。物理核心为虚拟核心提供动力,然后虚拟核心承担任务处理的责任。每个虚拟内核都彼此相同,尽管两者都不像物理内核那么强大,但是当不启用HT时,它们合起来远远超过了物理内核的能力。这些虚拟内核的使用使CPU可以实时在内核之间委派任务。

    超线程的优点

    由CPU密集型操作(例如同时运行两个苛刻的程序)创建的工作负载(该操作会降低单个物理核心的运行速度,而不论其原始功率如何)都会在处理器的虚拟核心之间分配利用HT技术。使用两个虚拟内核同时处理任务,处理时间更短,程序打开速度更快,并且在多任务处理期间您的计算机将保持更高的响应速度。简而言之,超线程可提高处理效率。

    多核的优势

    多核技术具有超线程技术的所有优点并且具有更多的优势。超线程技术为每个物理内核使用两个虚拟内核来更有效地处理任务,而多内核技术则增加了物理内核。由于单个物理核心比单个虚拟核心更强大,因此双核处理器比具有超线程的单核处理器更强大。许多较新的型号CPU是超线程和多核的,从而实现了更高的性能。

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  • 在单核时代,也可以实现多线程,同一时间内,各个(同一或者不同)线程争夺CPU时间片。 在多核时代,各个进程及其线程可以在不同CPU内核上执行。多核为多线程并行执行提供了可能。 并发、并行与串行 串行:各个线程...
  • 单核CPU和多核CPU

    2022-02-21 20:30:38
    单核:一次只能执行一个线程,CPU按时间片执行,同一...时间切换快,会造成多线程执行的假象。实际是单线程,一个时间只执行一个线程。 多核:多个CPU可同时执行多个线程。真正意义上一个时间片多线程同时执行。 ...
  • cpu上下文切换

    2021-07-08 22:55:02
    现阶段操作系统可同时执行多个任务,但这些任务并不是同时执行,系统在很短的时间内将cpu轮流分配给每个任务,由于任务轮流执行依赖于cpu寄存器和程序计数器,通过它们暂存指令,数据和地址,以及程序运行的下一条...
  • 单核与多核之争

    2021-05-25 20:37:40
    单核给用户在感受上有多个程序在执行,实际上是在多个进程之间来回切换,由于时间片分配的单位很小,因此一般人无法感知到。但实际上,在时间维度上,同一时间只有一个进程在执行。 多核多任务 单个处理器上可以...
  • 本文是我写得一篇关于RTOS SMP扩展的硕士论文,希望对有志于了解RTOS-SMP工作机制的兄弟们提供些许帮助,O...多核处理器将多个较低主频的处理核心集成到一个芯片内部,通过提高IPC(Instruction Per Clock)来提升处...
  • 多核cpu和多cpu 架构 cpu的缓存 进程和线程 进程和线程在多核cpu,多cpu中的运行关系 cpu架构和工作原理 计算机有5大基本组成部分,运算器,控制器,存储器,输入和输出。运算器和控制器封装到一起,加上...
  • 1. 单核和多核CPU上多线程执行效率的探讨a1: 多线程实际上是在单个CPU中按顺序执行的,但是系统可以帮助您切换该执行,但是它不是很快的(相反,是缓慢的)如果有多个cpus,则可以同时在两个cpus中执行.........a2: 在...
  • 数据库选型,是用多核主机还是多线程主机?我是否可以用比较便宜的单核超线程(Hyper-Threading,HT)的机器,来替代双核非HT的机器?回答这个问题,我们由浅入深的来看。一,术语:槽位(socket):指机器上可以容纳物理...
  • 单核多线程与多核多线程总有同学对于单核多线程和多核多线程有点误区,因为会听到一些同学问为什么单核能处理多线程,下面会通俗说明下。线程和进程是什么线程是CPU调度和分配的基本单位(可以理解为CPU只能看到线程)...
  • 多核cpu与多线程理解

    万次阅读 多人点赞 2019-01-04 17:00:38
    实现多进程依靠于操作系统的进程调度算法,比如时间片轮转算法,比如有3个正在运行的程序(即三个进程),操作系统会让单核cpu轮流来运行这些进程,然后一个进程只运行2ms,这样看起来就像多个进程同时在运行...
  • 文章目录1 cpu架构和工作原理2 多核cpu和多cpu架构3 进程和线程4 多核、多CPU与多线程、多进程的对应关系5 总结 1 cpu架构和工作原理 计算机有5大基本组成部分,运算器,控制器,存储器,输入和输出。运算器和控制器...

空空如也

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多核时间切换