你以为你的多核CPU都是真的吗？多核“假象”

码农天地 - 2020-10-29 17:13:41

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提到CPU核数，相信绝大部分的同学想到的都是top命令，直接到自己的服务器上看一下是多少个核。看到的核越多，貌似笑的越开心。比如说说我的CPU，用top命令展开以后，看到了有24核。那么事实真是你想象的这么美好吗？

# top
top - 17:04:51 up 882 days,  1:16,  1 user,  load average: 0.05, 0.05, 0.00  
Tasks: 596 total,   1 running, 595 sleeping,   0 stopped,   0 zombie  
Cpu0  :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st  
Cpu1  :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st  
Cpu2  :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%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  :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st 
......
Cpu23 :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st  

那么是否就说明我的机器安装的CPU真的有24核？其实不是的，我们通过top命令看到的CPU核也叫做逻辑核。 说到这里我们先来普及一下基本概念：

物理CPU：主板上真正安装的CPU的个数，通过physical id可以查查看物理核：一个CPU会集成多个物理核心，通过core id可以查看到物理核的序号逻辑核： intel运用了超线程技术，一个物理核可以被虚拟出来多个逻辑核，processor是逻辑核序号

好了，我们了解完cpu的基本概念后，来找一台机器真正看一下。在linux系统下，通过 cat /proc/cpuinfo可以看到CPU更为详细的信息，在操作系统的视角看来是有24个逻辑核，但是在物理上很有可能多个逻辑核对应的是同一个物理核。如下所示例子：

实际查看你的CPU查看物理CPU

#cat /proc/cpuinfo | grep "physical id" | sort | uniq  
physical id     : 0  
physical id     : 1  

可以看出，该实机有两个物理CPU。

查看物理核

#cat /proc/cpuinfo| grep "cpu cores"| uniq  
cpu cores       : 6  

cpu cores表示每个cpu有6个物理核心，因为有2个物理CPU，所以该机器总共只有12个物理核。而不是top命令里看到的24个，整整少了一半。 Intel是通过超线程技术把一个物理核虚拟出来了多个，故而操作系统层面看到的比实际的物理核要多。我们寻找一下证据

查看逻辑CPU

#cat /proc/cpuinfo  | grep -E "core id|process|physical id"  
processor       : 0  
physical id     : 0  
core id         : 0  
......  
processor       : 12  
physical id     : 0  
core id         : 0  
......  
processor       : 23  
physical id     : 1  
core id         : 10  

processor就是逻辑核的序号，可以看出该机器总共有24个逻辑核。大家注意看processor 0和processor 12的physical id、core id都是一样的，也就说他们他们也处在同一个物理核上。但是他们的processor编号却不一样，一个是0，一个是12。这就是说，这两个核实际上是一个核，只是通过虚拟技术虚拟出来的而已。

超线程作用

超线程里的2个逻辑核实际上是在一个物理核上运行的，模拟双核心运作，共享该物理核的L1和L2缓存。物理计算能力并没有增加，超线程技术只有在多任务的时候才能提升机器核整体的吞吐量。而且据Intel官方介绍，相比实核，平均性能提升只有20-30%左右。也就是说，在我刚才的机器上看到的24核的处理能力，整体上只比不开超线程的12核性能高30%。让我们再用开发者使用的进程来看，由于你的进程被其它进程分享了L1、L2，这就导致cache miss变多，性能会比不开超线程要差。

所以说，操作系统看到的24核只是一个“假象”。

开发内功修炼之CPU篇专辑：

1.你以为你的多核CPU都是真核吗？多核“假象”2.听说你只知内存，而不知缓存？CPU表示很伤心！3.TLB缓存是个神马鬼，如何查看TLB miss？4.进程/线程切换究竟需要多少开销？5.协程究竟比线程牛在什么地方？6.软中断会吃掉你多少CPU？7.一次系统调用开销到底有多大？8.一次简单的php请求redis会有哪些开销？9.函数调用太多了会有性能问题吗？

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