我正在调查如何在专用CPU上运行进程，以避免上下文切换。 在我的Ubuntu上，我使用内核参数“isolcpus = 3,7”和“irqaffinity = 0-2、4-6”隔离了两个CPU。 我确信已经正确考虑到这一点：
$ cat /proc/cmdline
BOOT_IMAGE=/boot/vmlinuz-4.8.0-27-generic root=UUID=58c66f12-0588-442b-9bb8-1d2dd833efe2 ro quiet splash isolcpus=3,7 irqaffinity=0-2,4-6 vt.handoff=7
重启后，我可以检查一切是否按预期工作。在第一个控制台上运行以下命令：
$ stress -c 24
stress: info: [31717] dispatching hogs: 24 cpu, 0 io, 0 vm, 0 hdd
并且在第二个终端上，使用“ top ”我可以检查我的CPU的使用情况：
top - 18:39:07 up 2 days, 20:48, 18 users, load average: 23,15, 10,46, 4,53
Tasks: 457 total, 26 running, 431 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
%Cpu0 :100,0 us, 0,0 sy, 0,0 ni, 0,0 id, 0,0 wa, 0,0 hi, 0,0 si, 0,0 st
%Cpu1 : 98,7 us, 1,3 sy, 0,0 ni, 0,0 id, 0,0 wa, 0,0 hi, 0,0 si, 0,0 st
%Cpu2 : 99,3 us, 0,7 sy, 0,0 ni, 0,0 id, 0,0 wa, 0,0 hi, 0,0 si, 0,0 st
%Cpu3 : 0,0 us, 0,0 sy, 0,0 ni,100,0 id, 0,0 wa, 0,0 hi, 0,0 si, 0,0 st
%Cpu4 : 95,7 us, 4,3 sy, 0,0 ni, 0,0 id, 0,0 wa, 0,0 hi, 0,0 si, 0,0 st
%Cpu5 : 98,0 us, 2,0 sy, 0,0 ni, 0,0 id, 0,0 wa, 0,0 hi, 0,0 si, 0,0 st
%Cpu6 : 98,7 us, 1,3 sy, 0,0 ni, 0,0 id, 0,0 wa, 0,0 hi, 0,0 si, 0,0 st
%Cpu7 : 0,0 us, 0,0 sy, 0,0 ni,100,0 id, 0,0 wa, 0,0 hi, 0,0 si, 0,0 st
KiB Mem : 7855176 total, 385736 free, 5891280 used, 1578160 buff/cache
KiB Swap: 15624188 total, 10414520 free, 5209668 used. 626872 avail Mem
第3个CPU和第7个CPU处于空闲状态，而其他6个CPU处于完全忙碌状态。 很好。
在接下来的测试中，我将使用一个几乎纯粹处理的小应用程序
- 它使用两个相同大小的int缓冲区
- 它逐个读取第一个缓冲区的所有值
- 每个值都是第二个缓冲区中的随机索引
- 它读取第二个缓冲区中索引处的值
- 它将从第二个缓冲区中提取的所有值求和
- 它对更大的缓冲区执行所有先前的步骤
- 最后，我会打印自愿和非自愿CPU上下文切换的数量
当我启动它时，我正在研究我的应用程序：
- 在一个非隔离的CPU上
- 在一个隔离的CPU上
我通过以下命令行执行它：
$ ./TestCpuset ### launch on any non-isolated CPU
$ taskset -c 7 ./TestCpuset ### launch on isolated CPU 7
无论在哪个CPU上启动，上下文切换的数量都会从20变成成千上万。
当在单独的CPU上启动时，即使我并行启动了一个"stress -c 24"，上下文切换的数量也几乎保持不变（在10到20之间），看起来非常正常。
但是我的问题是：为什么不是绝对的0呢？当对一个进程进行切换时，是为了用另一个进程来取代它吗？但在我的情况下，并没有其他进程可以替换！
我有一个假设，即“isolcpus”选项会将CPU与任何进程隔离开来（除非给出进程和CPU亲和力，例如使用“taskset”），但不会影响内核任务。然而，我没有找到任何关于此的文档。
我希望能够得到任何帮助，以达到0上下文切换。
顺便提一下，这个问题和我之前打开的另一个问题非常相似：Cannot allocate exclusively a CPU for my process
这是我正在使用的程序代码：
#include <limits.h>
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/resource.h>
const unsigned int BUFFER_SIZE = 4096;
using namespace std;
class TimedSumComputer
{
public:
TimedSumComputer() :
sum(0),
bufferSize(0),
valueBuffer(0),
indexBuffer(0)
{}
public:
virtual ~TimedSumComputer()
{
resetBuffers();
}
public:
void init(unsigned int bufferSize)
{
this->bufferSize = bufferSize;
resetBuffers();
initValueBuffer();
initIndexBuffer();
}
private:
void resetBuffers()
{
delete [] valueBuffer;
delete [] indexBuffer;
valueBuffer = 0;
indexBuffer = 0;
}
void initValueBuffer()
{
valueBuffer = new unsigned int[bufferSize];
for (unsigned int i = 0 ; i < bufferSize ; i++)
{
valueBuffer[i] = randomUint();
}
}
static unsigned int randomUint()
{
int value = rand() % UINT_MAX;
return value;
}
protected:
void initIndexBuffer()
{
indexBuffer = new unsigned int[bufferSize];
for (unsigned int i = 0 ; i < bufferSize ; i++)
{
indexBuffer[i] = rand() % bufferSize;
}
}
public:
unsigned int getSum() const
{
return sum;
}
unsigned int computeTimeInMicroSeconds()
{
struct timeval startTime, endTime;
gettimeofday(&startTime, NULL);
unsigned int sum = computeSum();
gettimeofday(&endTime, NULL);
return ((endTime.tv_sec - startTime.tv_sec) * 1000 * 1000) + (endTime.tv_usec - startTime.tv_usec);
}
unsigned int computeSum()
{
sum = 0;
for (unsigned int i = 0 ; i < bufferSize ; i++)
{
unsigned int index = indexBuffer[i];
sum += valueBuffer[index];
}
return sum;
}
protected:
unsigned int sum;
unsigned int bufferSize;
unsigned int * valueBuffer;
unsigned int * indexBuffer;
};
unsigned int runTestForBufferSize(TimedSumComputer & timedComputer, unsigned int bufferSize)
{
timedComputer.init(bufferSize);
unsigned int timeInMicroSec = timedComputer.computeTimeInMicroSeconds();
cout << "bufferSize = " << bufferSize << " - time (in micro-sec) = " << timeInMicroSec << endl;
return timedComputer.getSum();
}
void runTest(TimedSumComputer & timedComputer)
{
unsigned int result = 0;
for (unsigned int i = 1 ; i < 10 ; i++)
{
result += runTestForBufferSize(timedComputer, BUFFER_SIZE * i);
}
unsigned int factor = 1;
for (unsigned int i = 2 ; i <= 6 ; i++)
{
factor *= 10;
result += runTestForBufferSize(timedComputer, BUFFER_SIZE * factor);
}
cout << "result = " << result << endl;
}
void printPid()
{
cout << "###############################" << endl;
cout << "Pid = " << getpid() << endl;
cout << "###############################" << endl;
}
void printNbContextSwitch()
{
struct rusage usage;
getrusage(RUSAGE_THREAD, &usage);
cout << "Number of voluntary context switch: " << usage.ru_nvcsw << endl;
cout << "Number of involuntary context switch: " << usage.ru_nivcsw << endl;
}
int main()
{
printPid();
TimedSumComputer timedComputer;
runTest(timedComputer);
printNbContextSwitch();
return 0;
}