多CPU 多核CPU | 多进程多线程 | 并行并发

2024-05-14 10:55:39

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区分多CPU && 多核CPU
CPU缓存
并行 && 并发
多CPU && 多核CPU | 多进程 && 多线程 | 并行 && 并发之间的关系
Linux下查看CPU相关信息

希望开此篇能帮到你。

区分多CPU && 多核CPU

最早意识到这两个概念可能不一样是在什么时候呢，不是在买电脑的时候哈，是在安装虚拟机的时候。

安装虚拟机的时候，有一步是要我们选择虚拟机的CPU数量和核数的，我当时其实就有点懵，这俩有区别吗？2CPU各2核和1CPU4核有什么不一样吗？这还要选啊？

但是很快就打消了这个疑虑，没有太在意了。现在想想，错过了认知的机会啊。
一个CPU呢，可以由很多的核，但是，它依旧是一个CPU，不会因为它开了8个核就变成了八个CPU。

这里的CPU，是物理CPU，后面就以物理CPU来命名。此外，还有逻辑CPU，逻辑CPU数怎么算呢？
物理CPU数 * 每个CPU核数，如果支持超线程的话，再乘个2。

这些概念先记一下，后面要用。

多个物理CPU，CPU通过总线进行通信，效率比较低。

多核CPU，不同的核通过L2 cache进行通信，存储和外设通过总线与CPU通信。

CPU缓存

CPU缓存是位于CPU与内存之间的临时数据交换器，它的容量比内存小的多但是交换速度却比内存要快得多。CPU缓存一般直接跟CPU芯片集成或位于主板总线互连的独立芯片上。

随着多核CPU的发展，CPU缓存通常分成了三个级别：L1，L2，L3。级别越小越接近CPU，所以速度也更快，同时也代表着容量越小。L1 是最接近CPU的, 它容量最小，速度最快，每个核上都有一个 L1 缓存，L1 缓存每个核上其实有两个 L1 缓存, 一个用于存数据的 L1d Cache，一个用于存指令的 L1i Cache。L2 缓存更大一些，速度要慢一些, 一般情况下每个核上都有一个独立的L2 缓存; L3 缓存是三级缓存中最大的一级，同时也是最慢的一级, 在同一个CPU插槽之间的核共享一个 L3 缓存。

读取数据过程。就像数据库缓存一样，首先在最快的缓存中找数据，如果缓存没有命中则往下一级找, 直到三级缓存都找不到时，向内存要数据。一次次地未命中，代表取数据消耗的时间越长。

计算过程。程序以及数据被加载到主内存；指令和数据被加载到CPU的高速缓；CPU执行指令，把结果写到高速缓存；高速缓存中的数据写回主内存。

并行 && 并发

并行，你按下时间静止，你会看到有好多个进程/线程都活着。
并发，你按下时间静止，你会看到只有一个进程/线程活着，其他都在排队。

多CPU && 多核CPU | 多进程 && 多线程 | 并行 && 并发之间的关系

1、进程的运行不仅仅需要CPU，还需要很多其他资源，如内存啊，显卡啊，GPS啊，磁盘啊等等，统称为程序的执行环境，也就是程序上下文。

2、线程是CPU调度和分配的基本单位，一定要和进程是操作系统进行资源分配（包括cpu、内存、磁盘IO等）的最小单位区别清楚。有句话说CPU只能看到线程，可以这么理解，假设我是CPU，我闭着眼，操作系统调度器将一个进程分配给我之后，我拿到进程睁开眼，我看到的是什么？我看到的是进程中的很多线程，那么我现在能调度和分配的是什么？进程？不行，因为我看不到其他进程，何来调度分配，只能调度我看到的那些线程，如果我是4核的话，把线程ABCD分配到核心1234，其他的线程依然要等待分配，至于等待多久，如何分配，暂不在本文讨论范围。

3、多核心技术是将多个一样的CPU放置于一个封装内（或直接将两个CPU做成一个芯片），而英特尔的HT技术（超线程技术）是在CPU内部仅复制必要的资源、让一个核模拟成两个线程；也就是一个实体核心，两个逻辑线程，在一单位时间内处理两个线程的工作，模拟实体双核心、双线程运作。

4、一个进程最多在一个物理CPU上运行（能拿到资源不错了），如果这个CPU的空闲的核大于等于进程的线程数，就安排了，如果不够，那就先安排一部分线程，其余的等着。

多核CPU，可以并行执行多进程、多线程。多线程应该不用我解释了，多进程参考nginx架构。
多个CPU，可以并行执行多进程，自然可以并行多线程。怎么并行多进程呢？要么咱多手动多开几个进程，要么fork出子进程。

Linux下查看CPU相关信息

CPU的信息主要都在/proc/cupinfo中：

# 查看物理CPU个数
cat /proc/cpuinfo|grep "physical id"|sort -u|wc -l# 查看每个物理CPU中core的个数(即核数)
cat /proc/cpuinfo|grep "cpu cores"|uniq# 查看逻辑CPU的个数
cat /proc/cpuinfo|grep "processor"|wc -l# 查看CPU的名称型号
cat /proc/cpuinfo|grep "name"|cut -f2 -d:|uniq

Linux查看某个进程运行在哪个逻辑CPU上

ps -eo pid,args,psr
#参数的含义：
pid  - 进程ID
args - 该进程执行时传入的命令行参数
psr  - 分配给进程的逻辑CPU例子:
[~]# ps -eo pid,args,psr | grep nginx
9073 nginx: master process /usr/   1
9074 nginx: worker process         0
9075 nginx: worker process         1
9076 nginx: worker process         2
9077 nginx: worker process         3
13857 grep nginx                   3

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