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Linux是一種輕量級(jí)操作系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于服務(wù)器、工作站和嵌入式設(shè)備等領(lǐng)域。它具有安全性高、穩(wěn)定性好、靈活性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。但是，對(duì)于需要大量計(jì)算的應(yīng)用場(chǎng)景，Linux的性能表現(xiàn)往往不如其他操作系統(tǒng)，這既是硬件性能限制的緣故，也與Linux的線程調(diào)度算法相關(guān)。
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為了提高Linux的計(jì)算性能，我們可以采用超線程技術(shù)。超線程技術(shù)利用現(xiàn)代處理器復(fù)雜的執(zhí)行單元，通過(guò)同時(shí)執(zhí)行多個(gè)線程來(lái)提高處理器的利用率和計(jì)算性能。在Linux系統(tǒng)中啟用超線程技術(shù)可以使得CPU能夠更有效地利用計(jì)算資源，提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度和響應(yīng)速度。
在Linux系統(tǒng)中啟用超線程技術(shù)的具體步驟如下：
1.檢測(cè)超線程技術(shù)是否已經(jīng)啟用
若在終端輸入命令：$ cat /proc/cpuinfo，可以顯示當(dāng)前CPU的相關(guān)信息，包括CPU結(jié)構(gòu)、核心數(shù)、線程數(shù)等信息。若顯示的線程數(shù)比核心數(shù)多，則說(shuō)明超線程技術(shù)已經(jīng)啟用。
2.在BIOS中啟用超線程技術(shù)
如果檢測(cè)到超線程技術(shù)未啟用，則需要在計(jì)算機(jī)的BIOS中進(jìn)行設(shè)置，開啟超線程功能（具體步驟可以參考主板說(shuō)明書）。
3.在操作系統(tǒng)中啟用超線程技術(shù)
在Linux系統(tǒng)中，需要在內(nèi)核啟動(dòng)參數(shù)中添加參數(shù)“maxcpus=核心數(shù)*線程數(shù)”，以啟用所有的物理核心和超線程核心。
例如，在一個(gè)具有4個(gè)物理核心和超線程技術(shù)的CPU上，線程數(shù)為8，則在內(nèi)核啟動(dòng)參數(shù)中添加參數(shù)“maxcpus=32”后，即可啟用所有的物理核心和超線程核心。
4.測(cè)試超線程技術(shù)的性能提升
為了驗(yàn)證超線程技術(shù)的性能提升效果，可以使用一些測(cè)試工具進(jìn)行測(cè)試。例如，可以使用UnixBench測(cè)試軟件進(jìn)行測(cè)試比較，以評(píng)估超線程技術(shù)的性能提升效果。
啟用超線程技術(shù)是提高Linux計(jì)算性能的有效途徑之一。通過(guò)利用現(xiàn)代處理器的復(fù)雜執(zhí)行單元和線程調(diào)度算法，可以使CPU更好地利用計(jì)算資源，提高系統(tǒng)運(yùn)行速度和響應(yīng)速度。在實(shí)際應(yīng)用中，也需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和硬件環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)更佳的性能表現(xiàn)。
相關(guān)問(wèn)題拓展閱讀：
- Linux進(jìn)程的調(diào)度
Linux進(jìn)程的調(diào)度
上回書說(shuō)到 Linux進(jìn)程的由來(lái) 和 Linux進(jìn)程的創(chuàng)建 ，其實(shí)在同一時(shí)刻只能支持有限個(gè)進(jìn)程或線程同時(shí)運(yùn)行(這取決于CPU核數(shù)量，基本上一個(gè)進(jìn)程對(duì)應(yīng)一個(gè)CPU)，在一個(gè)運(yùn)行的操作系統(tǒng)上可能運(yùn)行著很多進(jìn)程，如果運(yùn)行的進(jìn)程占據(jù)CPU的時(shí)間很長(zhǎng)，就有可能導(dǎo)致其他進(jìn)程餓死。為了解決這種問(wèn)題，操作系統(tǒng)引入了 進(jìn)程調(diào)度器 來(lái)進(jìn)行進(jìn)程的切換，輪流讓各個(gè)進(jìn)程使用CPU資源。
1）rq： 進(jìn)程的運(yùn)行隊(duì)列( runqueue)， 每個(gè)CPU對(duì)應(yīng)一個(gè) ，包含自旋鎖(spinlock)、進(jìn)程數(shù)量、用于公平調(diào)度的CFS信息結(jié)構(gòu)、當(dāng)前運(yùn)行的進(jìn)程描述符等。實(shí)際的進(jìn)程隊(duì)列用紅黑樹來(lái)維護(hù)(通過(guò)CFS信息結(jié)構(gòu)來(lái)訪問(wèn))。
2）cfs_rq： cfs調(diào)度的進(jìn)程運(yùn)行隊(duì)列信息 ，包含紅黑樹的根結(jié)點(diǎn)、正在運(yùn)行閉森的進(jìn)程指針、用于負(fù)載均衡的葉子隊(duì)列等。
3）sched_entity： 把需要調(diào)度的東西抽象成調(diào)度實(shí)體 ，調(diào)度實(shí)體可以是進(jìn)程、進(jìn)程組、用戶等。這里包含負(fù)載權(quán)重值、對(duì)應(yīng)紅黑樹結(jié)點(diǎn)、 虛擬運(yùn)行時(shí)vruntime 等。
4）sched_class：把 調(diào)度策略(算法)抽象成調(diào)度類 ，包含一組通用的調(diào)度操作接口。接口和實(shí)現(xiàn)是分離，可以根據(jù)調(diào)度接口去實(shí)現(xiàn)不同的調(diào)度算法，使一個(gè)Linux調(diào)度程序可以有多個(gè)不同的調(diào)度策略。
1） 關(guān)閉內(nèi)核搶占 ，初始化部分變量。獲取當(dāng)前CPU的ID號(hào)，并賦值給局部變量CPU， 使rq指向CPU對(duì)應(yīng)的運(yùn)行隊(duì)列 。 標(biāo)識(shí)當(dāng)前CPU發(fā)生任務(wù)切換 ，通知RCU更新狀態(tài)，如果當(dāng)前CPU處于rcu_read_lock狀態(tài)，當(dāng)前進(jìn)程將會(huì)放入rnp-> blkd_tasks阻塞隊(duì)列，并呈現(xiàn)在rnp-> gp_tasks鏈表中。 關(guān)閉本地中斷 ，獲取所要保護(hù)的運(yùn)行隊(duì)列的自旋鎖， 為查找可運(yùn)行進(jìn)程做準(zhǔn)備 。
2） 檢查prev的狀態(tài)，更新運(yùn)行隊(duì)列 。如果不是可運(yùn)行狀態(tài)，而且在內(nèi)核態(tài)沒(méi)被搶占，應(yīng)該從運(yùn)行隊(duì)列中 刪除prev進(jìn)程 。如果是非阻塞掛起信號(hào)，而且狀態(tài)為TASK_INTER-RUPTIBLE，就把該進(jìn)程的狀態(tài)設(shè)置為TASK_RUNNING，并將它 插入到運(yùn)行隊(duì)列 。
3）task_on_rq_queued(prev) 將pre進(jìn)程插入到運(yùn)行隊(duì)列的隊(duì)尾。
4）pick_next_task 選取將要執(zhí)行的next進(jìn)程。
5）context_switch(rq, prev, next)進(jìn)行 進(jìn)程上下文切換 。
1) 該進(jìn)程分配的CPU時(shí)間片用完。
2) 該進(jìn)程主動(dòng)放棄CPU(例如IO操作)。
3) 某一進(jìn)程搶占CPU獲得執(zhí)行機(jī)會(huì)。
Linux并沒(méi)有使用x86 CPU自帶的任務(wù)切換機(jī)制，需要通過(guò)手工的方式實(shí)現(xiàn)了切換。
進(jìn)程創(chuàng)建后在內(nèi)核的數(shù)據(jù)局銀結(jié)構(gòu)為task_struct ， 該結(jié)構(gòu)中有掩碼屬性cpus_allowed，4個(gè)核的CPU可以有4位掩碼，如果CPU開啟超線程，有一個(gè)8位掩碼，進(jìn)程可以運(yùn)行在掩碼位設(shè)置為1的CPU上。
Linux內(nèi)核API提供了兩個(gè)系統(tǒng)調(diào)用 ，讓用戶可以修改和查看當(dāng)前的掩碼：
1) sched_setaffinity()：用來(lái)修改位掩碼。
2) sched_getaffinity()：用來(lái)查看當(dāng)前的位掩碼。
在下次task被喚醒時(shí)，select_task_rq_fair根據(jù)cpu_allowed里的掩碼來(lái)確定將其置于哪個(gè)CPU的運(yùn)行隊(duì)列，一個(gè)進(jìn)程在某一時(shí)刻只能存在于一個(gè)CPU的運(yùn)行隊(duì)列里。
在Nginx中，使用了CPU親和度來(lái)轎臘畝完成某些場(chǎng)景的工作：
worker_processes;
worker_cpu_affinity000;
上面這個(gè)配置說(shuō)明了4個(gè)工作進(jìn)程中的每一個(gè)和一個(gè)CPU核掛鉤。如果這個(gè)內(nèi)容寫入Nginx的配置文件中，然后Nginx啟動(dòng)或者重新加載配置的時(shí)候，若worker_process是4，就會(huì)啟用4個(gè)worker，然后把worker_cpu_affinity后面的4個(gè)值當(dāng)作4個(gè)cpu affinity mask，分別調(diào)用ngx_setaffinity，然后就把4個(gè)worker進(jìn)程分別綁定到CPU0～3上。
worker_processes;
worker_cpu_affinity;
上面這個(gè)配置則說(shuō)明了兩個(gè)工作進(jìn)程中的每一個(gè)和2個(gè)核掛鉤。
關(guān)于linux 開啟超線程的介紹到此就結(jié)束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關(guān)注本站。
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名稱欄目：Linux超線程啟用，提升計(jì)算性能！(linux開啟超線程)
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