浅析Linux让实时/高性能任务独占CPU的情况

本文主要讨论在高实时要求、高效能计算、DPDK等领域,Linux如何让某一个线程排他性独占CPU;独占CPU涉及的线程、中断隔离原理;以及如何在排他性独占的情况下,甚至让系统的timer tick也不打断独占任务,从而实现最低的延迟抖动。

本文目录:

1. 工程需求

2. 用户态隔离

3. 内核态隔离

3.1 中断

3.2 内核线程

4. 最佳实践指南

Part 1工程需求

在一个SMP或者NUMA系统中,CPU的数量大于1。在工程中,我们有时候有一种需求,就是让某个能够独占CPU,这个CPU什么都不做,就只做指定的任务,从而获得低延迟、高实时的好处。

比如在DPDK中,通过设置


  1. GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT=“isolcpus=0-3,5,7” 

隔离CPU0,3,5,7,让DPDK的任务在运行的时候,其他任务不会和DPDK的任务进行上下文切换,从而保证网络性能最佳[1]。在Realtime应用场景中,通过isolcpus=2隔离CPU2,然后把实时应用通过taskset绑定到隔离的核:


  1. taskset-c 2 pn_dev 

从而保证低延迟要求[2]。

Part 2用户态隔离

这个地方,我们可以看出,它们统一都使用了isolcpus这样一个启动参数。

实践是检验真理的唯一标准,下面我们来启动一个8核的ARM64系统,运行Ubuntu,并指定isolcpus=2这个启动参数:

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