Linux调度器基础之SoC架构

最新推荐文章于 2025-06-30 08:15:00 发布

liuhangtiant

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分类专栏：进程管理学习记录

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/liuhangtiant/article/details/84891409

本文介绍了Linux调度器在多CPU系统中的工作原理，强调了负载均衡的重要性以及在SoC架构下的多层次考虑。从NUMA Node、Cluster、Core到Thread，详细分析了不同层级上进程迁移的代价和亲和性，指出在进行负载均衡时应优先考虑CPU之间的亲和性。

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前言

在多CPU系统中，调度器需要统筹所有的CPU做进程调度。每一个CPU多维护一个调度队列，调度队列上是该CPU需要调度的进程。

有些CPU调度队列上的进程可能比较少，甚至空闲；而有些CPU调度队列上的进程可能比较多，这样就会导致有些CPU闲置，有些CPU繁忙。为了解决这种负载不均衡的状态，引入了负载均衡的概念，负载均衡的基本思路是，如果当前CPU发现本地调度队列上的进程非常少，或者空了，就会从其他CPU调度队列拿一些进程过来；如果当前CPU发现本地调度队列上的进程非常多，也会主动把本地调度队列上的一些进程分给其他CPU。

这里有个关键问题，如果系统中有多个CPU，比如8个，那么怎么在另外7个CPU中做选择呢？仅仅根据这7个CPU的负载就可以了呢？答案是否定的，因为进程在不同的CPU之间迁移的时候，代价是不一样的。

下面是一个典型的Soc架构简图，只画除了CPU和memory，不过对于了解进程调度就足够了。我们可以看到一个SoC可能集成了多个NUMA Node，每个Node可能集成了多个Cluster，每个Cluster可能集成了多个Core，每个Core有有可能虚拟出来多个逻辑Core，称为thread，或者超线程。下面我们分章节来探讨下SoC的多层次架构。
在这里插入图片描述

NUMA Node

一个SoC中可能集成了多个NUMA Node。一般来说，提升SoC性能的方案有两种，一是提升主频，二是增加Core的数量，然而目前来说，主频是有上限的，于是Core的数量越来越多。Core数量增加有个瓶颈就是内存通道拥堵，Core的数量越多，内存通道就越拥堵，由此提出了NUMA的概念，非一致性内存架构。基本思路是将一定数量的Core划分到一个Node中，Node中的所有Core共用一个memory控制器，而Node和Node之间使用独立的memory控制器。这很好的