多核同构SMP--调度算法分析

发表于： 2023-08-05 分类于： Linux

字数：103 阅读：≈ 1分钟浏览：

随着智能化产品的需求不断提高，慢慢的单芯片单核处理器已经不能满足我们的需求，于是就在一个芯片上集成两个或多个核心，进而转向了多核处理器的发展，多核处理器具有更高的计算密度和更强的并行处理能力，所以它也是大趋势。多核处理器从硬件的角度来区分，又分为同构和异构：

多核处理器从软件的角度来区分，又分为SMP和AMP：

SMP：又称对称多处理（Symmetric multiprocessing），只有一个操作系统（OS）实例上运行多个核心，一个OS同等的管理各个内核，为各个内核分配工作负载，系统中所有的内核平等地访问内存资源和外设资源。
AMP：又称非对称多处理（Asymmetric Multi-Processing），每个核心运行自己的OS或同一OS的独立实例，或者说不运行OS，如运行裸机，每个内核有自己独立的内存空间，也可以和其它内核共享部分内存空间，每个核心相对独立地运行不同的任务，但是有一个核心为主要核心，它负责控制其它核心以及整个系统的运行，而其它核心负责“配合”主核心来完成特定的任务。

本篇文章围绕SMP展开讲解。

什么是SMP

对称多处理器结构 , 英文名称为 “Symmetrical Multi-Processing” , 简称SMP。SMP又称为UMA, 全称"Uniform Memory Access", 中文名称"统一内存访问架构"。

在 " 对称多处理器结构 " 的系统中 , 所有的处理器单元的地位都是平等的 , 一般指的是服务器设备上 , 运行的多个 CPU , 没有主次/从属关系，都是平等的。

这些处理器共享所有的设备资源, 所有的资源对处理器单元具有相同的可访问性, 如: 内存, 总线等，多个CPU处理器共享相同的物理内存, 每个CPU访问相同的物理地址, 所消耗的时间是相同的;

SMP Scheduler Algorithm

优点：避免了结构障碍, 其最大的特点是所有的资源共享。

缺点：SMP架构的系统, 扩展能力有限, 有瓶颈限制。如: 内存瓶颈限制, 每个CPU处理器必须通过相同的总线访问相同的内存资源, 如果CPU数量不断增加, 使用同一条总线, 就会导致内存访问冲突; 这样就降低了CPU的性能;

总结：操作系统的SMP对称多处理器结构调度，核心就是将线程（进程）迁移到合适的处理器上, 并且可以保持各个处理器的负载均衡。

作者总结SMP的调度算法可以分为三种：

SMP Scheduler Algorithm

SMP Scheduler Algorithm

优点：将任务平分给每个核心，每个核心的负载会相对均衡。
缺点：可能存在某个核心分配的任务都是比较轻的，某个核心分配的任务比较重。导致核心中的任务比较轻的，会更加容易进入空闲状态，核心中的任务比较重的，可能会一直处于忙碌状态，这样也会导致每个核心的负载不均衡。

当用户创建线程（进程）时，可以指定挂在到指定核心运行。当任务挂在到指定核心，那么该任务只能在该核心上运行。
当用户创建线程（进程）时，没有指定挂在到指定核心运行，将该任务挂载一个总任务队列中，当某个核心调度空闲时，就从总任务队列中获取一个任务运行。运行完毕之后归还给总任务队列。

SMP Scheduler Algorithm