我不应该看到单线程与多线程 websocketpp 服务器之间的 CPU 使用率差异吗？

Question

我正在使用这样配置的多线程 websocketpp 服务器：

Server::Server(int ep) {
    using websocketpp::lib::placeholders::_1;
    using websocketpp::lib::placeholders::_2;
    using websocketpp::lib::bind;

    Server::wspp_server.clear_access_channels(websocketpp::log::alevel::all);

    Server::wspp_server.init_asio();

    Server::wspp_server.set_open_handler(bind(&Server::on_open, this, _1));;
    Server::wspp_server.set_close_handler(bind(&Server::on_close, this, _1));
    Server::wspp_server.set_message_handler(bind(&Server::on_message, this, _1, _2));

    try {
        Server::wspp_server.listen(ep);
    } catch (const websocketpp::exception &e){
        std::cout << "Error in Server::Server(int): " << e.what() << std::endl;
    }
    Server::wspp_server.start_accept();
}

void Server::run(int threadCount) {
    boost::thread_group tg;

    for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
        tg.add_thread(new boost::thread(
            &websocketpp::server<websocketpp::config::asio>::run,
            &Server::wspp_server));
        std::cout << "Spawning thread " << (i + 1) << std::endl;
    }

    tg.join_all();
}

void Server::updateClients() {
    /*
       run updates
    */
    for (websocketpp::connection_hdl hdl : Server::conns) {
        try {
            std::string message = "personalized message for this client from the ran update above";
            wspp_server.send(hdl, message, websocketpp::frame::opcode::text);
        } catch (const websocketpp::exception &e) {
            std::cout << "Error in Server::updateClients(): " << e.what() << std::endl;
        }
    }
}

void Server::on_open(websocketpp::connection_hdl hdl) {
    boost::lock_guard<boost::shared_mutex> lock(Server::conns_mutex);
    Server::conns.insert(hdl);

    //do stuff


    //when the first client connects, start the update routine
    if (conns.size() == 1) {
        Server::run = true;
        bool *run = &(Server::run);
        std::thread([run] () {
            while (*run) {
                auto nextTime = std::chrono::steady_clock::now() + std::chrono::milliseconds(15);
                Server::updateClients();
                std::this_thread::sleep_until(nextTime);
            }
        }).detach();
    }
}

void Server::on_close(websocketpp::connection_hdl hdl) {
    boost::lock_guard<boost::shared_mutex> lock(Server::conns_mutex);
    Server::conns.erase(hdl);

    //do stuff

    //stop the update loop when all clients are gone
    if (conns.size() < 1)
        Server::run = false;
}

void Server::on_message(
        websocketpp::connection_hdl hdl,
        websocketpp::server<websocketpp::config::asio>::message_ptr msg) {
    boost::lock_guard<boost::shared_mutex> lock(Server::conns_mutex);

    //do stuff
}

我启动服务器：

int port = 9000;
Server server(port);
server.run(/* number of threads */);

添加连接时唯一的实质性区别在于消息发射 [wssp.send(...)]。越来越多的客户端并没有真正为内部计算增加任何东西。增加的只是要发出的消息量。

我的问题是，无论我使用 1 个线程还是多个线程，CPU 使用率似乎都没有太大差异。

我用server.run(1) 或server.run(4) 启动服务器并不重要（都在4 核CPU 专用服务器上）。对于类似的负载，CPU 使用率图表显示的百分比大致相同。我期望使用 4 个并行运行的线程来降低使用率。我是不是想错了？

在某些时候，我感觉到并行性确实比发射更适用于听音部分。因此，我尝试将send 包含在一个新线程中（我将其分离），因此它独立于需要它的序列，但它并没有改变图表上的任何内容。

难道我不应该看到 CPU 产生的工作有什么不同吗？否则，我做错了什么？为了强制从不同线程发出消息，我是否还缺少另一个步骤？

Answer 1

“我的问题是，无论我使用 1 个线程还是多个线程，CPU 使用率似乎都没有太大差异。”

这不是问题。这是事实。这只是意味着整个事情不受CPU限制。这应该很明显，因为它是网络 IO。事实上，出于这个原因，高性能服务器通常只将 1 个线程专用于所有 IO 任务。

“我原以为并行运行 4 个线程时使用率会更低。我是不是想错了？”

是的，似乎是。如果您以 4 种方式分摊账单，您也不希望支付更少的费用。

事实上，就像在餐厅一样，由于分担负载（成本/任务）的开销，您通常最终会支付更多。除非您需要比单个线程提供更多的 CPU 容量/更低的反应时间，否则单个 IO 线程（显然）更有效，因为没有调度开销和/或上下文切换损失。

另一种心理锻炼：

• 如果您运行 100 个线程，在最佳情况下，处理器会将它们全部调度到您的可用内核中
• 同样，如果您的系统上正在运行其他进程（显然，总是存在），那么处理器可能会将您的 4 个线程全部安排在同一个逻辑内核上。您希望 CPU 负载更低吗？为什么？ （提示：当然不是）。

背景：What is the difference between concurrency, parallelism and asynchronous methods?