核间迁移的影响

news/2024/11/12 20:17:12/文章来源:https://www.cnblogs.com/linhaostudy/p/18537819

当一个进程在不同的CPU核心之间迁移时,性能可能受到影响的原因主要包括以下几点:

  1. 缓存失效:CPU的缓存(L1、L2缓存)通常是核心私有的,即每个CPU核心有自己的缓存。当一个进程从一个核心迁移到另一个核心时,原来在第一个核心缓存中的数据无法直接在第二个核心中使用。这会导致缓存失效(cache miss),需要重新从内存中加载数据,增加了访问延迟。频繁的迁移会导致更高的缓存失效率,从而降低性能。

  2. 上下文切换开销:每次迁移都会引入上下文切换(context switch)的开销。上下文切换包括保存和恢复进程的CPU状态、内核栈、页表等信息,虽然这些开销较小,但频繁的迁移仍会累积大量的开销,尤其在高频率迁移时影响显著。

  3. NUMA延迟(适用于NUMA系统):在NUMA(非统一内存访问)架构中,不同CPU核访问内存的速度不一致。每个CPU节点更适合访问属于自己节点的内存区域,称为“本地内存”。当进程迁移到另一个CPU核心后,可能需要访问“远程内存”,导致更高的内存访问延迟,影响性能。

  4. TLB刷新:迁移后可能需要刷新TLB(Translation Lookaside Buffer,地址转换高速缓存)。TLB存储了虚拟地址到物理地址的映射关系,通常在CPU迁移时需要刷新,因为不同核心可能有不同的地址映射。TLB刷新会导致进程访问内存时需要重新查表,增加了内存访问的延迟。

  5. 调度不稳定性:频繁的核心迁移可能导致进程的调度不稳定,导致调度器无法有效利用CPU缓存和其他资源。这种不稳定性可能让进程更难以预测其执行顺序,影响实时性或延迟要求较高的应用。

如果是超线程SMT呢?

当一个进程在不同的CPU核心之间迁移时,性能可能受到影响的原因主要包括以下几点:

  1. 缓存失效:CPU的缓存(L1、L2缓存)通常是核心私有的,即每个CPU核心有自己的缓存。当一个进程从一个核心迁移到另一个核心时,原来在第一个核心缓存中的数据无法直接在第二个核心中使用。这会导致缓存失效(cache miss),需要重新从内存中加载数据,增加了访问延迟。频繁的迁移会导致更高的缓存失效率,从而降低性能。

  2. 上下文切换开销:每次迁移都会引入上下文切换(context switch)的开销。上下文切换包括保存和恢复进程的CPU状态、内核栈、页表等信息,虽然这些开销较小,但频繁的迁移仍会累积大量的开销,尤其在高频率迁移时影响显著。

  3. NUMA延迟(适用于NUMA系统):在NUMA(非统一内存访问)架构中,不同CPU核访问内存的速度不一致。每个CPU节点更适合访问属于自己节点的内存区域,称为“本地内存”。当进程迁移到另一个CPU核心后,可能需要访问“远程内存”,导致更高的内存访问延迟,影响性能。

  4. TLB刷新:迁移后可能需要刷新TLB(Translation Lookaside Buffer,地址转换高速缓存)。TLB存储了虚拟地址到物理地址的映射关系,通常在CPU迁移时需要刷新,因为不同核心可能有不同的地址映射。TLB刷新会导致进程访问内存时需要重新查表,增加了内存访问的延迟。

  5. 调度不稳定性:频繁的核心迁移可能导致进程的调度不稳定,导致调度器无法有效利用CPU缓存和其他资源。这种不稳定性可能让进程更难以预测其执行顺序,影响实时性或延迟要求较高的应用。

超线程的概念

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