隨著智能化產(chǎn)品的需求不斷提高，慢慢的單芯片單核處理器已經(jīng)不能滿足我們的需求，于是就在一個芯片上集成兩個或多個核心，進而轉(zhuǎn)向了多核處理器的發(fā)展，多核處理器具有更高的計算密度和更強的并行處理能力，所以它也是大趨勢。多核處理器從硬件的角度來區(qū)分，又分為同構(gòu)和異構(gòu)：

多核同構(gòu)處理器：一個處理器的多個核心的體系架構(gòu)是一樣的，如：T113

多核異構(gòu)處理器：一個處理器中包含不同體系架構(gòu)的核心，如：STM32MP157

多核處理器從軟件的角度來區(qū)分，又分為SMP和AMP：

SMP：又稱對稱多處理（Symmetric multiprocessing），只有一個操作系統(tǒng)（OS）實例上運行多個核心，一個OS同等的管理各個內(nèi)核，為各個內(nèi)核分配工作負(fù)載，系統(tǒng)中所有的內(nèi)核平等地訪問內(nèi)存資源和外設(shè)資源。

AMP：又稱非對稱多處理（Asymmetric Multi-Processing），每個核心運行自己的OS或同一OS的獨立實例，或者說不運行OS，如運行裸機，每個內(nèi)核有自己獨立的內(nèi)存空間，也可以和其它內(nèi)核共享部分內(nèi)存空間，每個核心相對獨立地運行不同的任務(wù)，但是有一個核心為主要核心，它負(fù)責(zé)控制其它核心以及整個系統(tǒng)的運 行，而其它核心負(fù)責(zé)“配合”主核心來完成特定的任務(wù)。

本篇文章圍繞SMP展開講解。

什么是SMP

對稱多處理器結(jié)構(gòu) , 英文名稱為 "Symmetrical Multi-Processing" , 簡稱SMP。SMP又稱為UMA, 全稱"Uniform Memory Access", 中文名稱"統(tǒng)一內(nèi)存訪問架構(gòu)"。

在 " 對稱多處理器結(jié)構(gòu) " 的 系統(tǒng)中 , 所有的處理器單元的地位都是平等的 , 一般指的是服務(wù)器設(shè)備上 , 運行的 多個 CPU , 沒有 主次/從屬 關(guān)系，都是平等的。

這些處理器共享所有的設(shè)備資源, 所有的資源對處理器單元具有相同的可訪問性, 如: 內(nèi)存, 總線等，多個CPU處理器共享相同的物理內(nèi)存, 每個CPU訪問相同的物理地址, 所消耗的時間是相同的;

SMP的優(yōu)缺點

優(yōu)點 ：避免了結(jié)構(gòu)障礙, 其最大的特點是所有的資源共享。缺點：SMP架構(gòu)的系統(tǒng), 擴展能力有限, 有瓶頸限制。如: 內(nèi)存瓶頸限制, 每個CPU處理器必須通過相同的總線訪問相同的內(nèi)存資源, 如果CPU數(shù)量不斷增加, 使用同一條總線, 就會導(dǎo)致內(nèi)存訪問沖突; 這樣就降低了CPU的性能;

操作系統(tǒng)如何滿足SMP

公平共享: CPU的負(fù)載, 需要公平地共享, 不能出現(xiàn)某個CPU空閑, 造成資源浪費。

可設(shè)置線程(進程)與CPU親和性: 可以為某些類型的線程（進程）與指定的處理器設(shè)置親和性, 可以針對性地匹配線程（進程）與處理器。

線程（進程）遷移: 可以將線程（進程）在不同的CPU處理器之間進行遷移 。

總結(jié)：操作系統(tǒng)的SMP對稱多處理器結(jié)構(gòu)調(diào)度，核心就是將線程（進程）遷移到合適的處理器上, 并且可以保持各個處理器的負(fù)載均衡。

SMP調(diào)度方式

作者總結(jié)SMP的調(diào)度算法可以分為三種：

①線程（進程）默認(rèn)核心0運行，可以指定親和性：

當(dāng)用戶創(chuàng)建線程（進程）時，可以指定掛在到指定核心運行。當(dāng)任務(wù)掛在到指定核心，那么該任務(wù)只能在該核心上運行。

當(dāng)用戶創(chuàng)建線程（進程）時，沒有指定掛在到指定核心運行，線程（進程）默認(rèn)掛在到核心0。該任務(wù)核心0上運行。

問題：

優(yōu)點：可以規(guī)定某個核心專注的做某一件事或某一類事。

缺點：核心0的負(fù)載會很大，它需要調(diào)度其他核心不調(diào)度的任務(wù)。

適用場景：

項目需要指定核心專一處理某一件事情的時候，可以使用這種調(diào)度算法

②線程（進程）默認(rèn)均分到不同核心，可以指定親和性。

當(dāng)用戶創(chuàng)建線程（進程）時，可以指定掛在到指定核心運行。當(dāng)任務(wù)掛在到指定核心，那么該任務(wù)只能在該核心上運行。

當(dāng)用戶創(chuàng)建線程（進程）時，沒有指定掛在到指定核心運行，系統(tǒng)會判斷每個核心的任務(wù)數(shù)，將該任務(wù)放在任務(wù)數(shù)最少的核心中。

問題：

優(yōu)點：將任務(wù)平分給每個核心，每個核心的負(fù)載會相對均衡。

缺點：可能存在某個核心分配的任務(wù)都是比較輕的，某個核心分配的任務(wù)比較重。導(dǎo)致核心中的任務(wù)比較輕的，會更加容易進入空閑狀態(tài)，核心中的任務(wù)比較重的，可能會一直處于忙碌狀態(tài)，這樣也會導(dǎo)致每個核心的負(fù)載不均衡。

適用場景：

項目中，所有的任務(wù)的復(fù)雜程度都差不多，可以均分到每個核心上，這樣可以提高系統(tǒng)性能。

③線程（進程）根據(jù)核心負(fù)載獲取任務(wù)調(diào)度，可以指定親和性。

當(dāng)用戶創(chuàng)建線程（進程）時，可以指定掛在到指定核心運行。當(dāng)任務(wù)掛在到指定核心，那么該任務(wù)只能在該核心上運行。

當(dāng)用戶創(chuàng)建線程（進程）時，沒有指定掛在到指定核心運行，將該任務(wù)掛載一個總?cè)蝿?wù)隊列中，當(dāng)某個核心調(diào)度空閑時，就從總?cè)蝿?wù)隊列中獲取一個任務(wù)運行。運行完畢之后歸還給總?cè)蝿?wù)隊列。

問題：

優(yōu)點：根據(jù)每個核心的負(fù)載，均分整個系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度，提供了每個核心的利用率。

缺點：調(diào)度算法比較復(fù)雜

適用場景：

項目中不需要關(guān)心任務(wù)的具體運行到那個核心。

總結(jié)

上述的調(diào)度算法，只有第三種滿足：①公平共享；②可設(shè)置線程(進程)與CPU親和性；③線程（進程）遷移。

調(diào)度算法，第一種和第二種，只滿足三個條件的某一部分。

不用的調(diào)度適用于不同的場景，需要根據(jù)實際的需求選擇相應(yīng)的調(diào)度算法。

審核編輯：湯梓紅