多核使用、线程、线程池

Question

我有一些关于多线程编程和多核使用的问题。

我特别想知道操作系统和/或框架（这是 .NET）如何处理大量使用的内核。

这是我关于线程的问题：

• 当产生一个新线程时，将线程分配给特定内核的算法是什么？
  1. 循环型算法
  2. 随机
  3. 目前使用最少的内核
• 如果不是当前使用最少的内核，那么确定这种类型的代码是否会使线程的典型使用相形见绌，从而使事情变得更糟？
• 线程是否在其生命周期内从一个内核移动到另一个内核？如果是这样，这是为了处理由于某种原因被“过度使用”的内核，因此操作系统会尝试将线程转移到使用较少的内核以帮助系统？如果没有，为什么不呢？

我的最后一个问题，基本上是对上述内容的重用，是关于 .NET ThreadPool 类的，它处理诸如 .BeginInvoke 之类的事情。这门课做这些事情吗？如果不是，为什么不呢，还是应该这样做？

有什么办法可以调整这种处理方式，在操作系统中暗示这个特定线程，当你给它分配一个核心时请多加注意，因为我知道它会使用很多 cpu。这有意义吗？或者“很多 cpu”只是相对的，因此还不够好？

Answer 1

当产生一个新线程时，什么是 分配线程的算法 到特定的核心？

这完全取决于操作系统。答案通常是经过大量修改的循环方案。每 x 毫秒，一个核心被中断，并在其上放置一个新线程（因此没有“最少使用的核心”。只要有线程准备好运行，每个核心都会有事可做）。

在 Windows 中，我相信优先级最高的线程/进程总是选择执行。 （因此，如果您有一个进程在单核系统上以高优先级运行，该进程可能会在 100% 的时间内运行，从而使所有其他进程都处于饥饿状态。当然，这仅适用于该进程永不阻塞的情况，这在现实世界。

当然，因为像 Windows 这样的现代操作系统很复杂，所以它还有很多其他功能。某些进程有时会得到优先处理，但根据经验，Windows 总是会选择高优先级进程（这就是为什么你可以通过在单核时代给予进程“实时”优先级来几乎冻结你的计算机)

在 Linux 下，优先级较低的进程也会定期安排，只是不那么频繁。

但您能做的最好的通常是假设操作系统会制定一个公平的方案，然后尝试与系统的其余部分配合使用。 （无事可做时yield/block/sleep，让其他线程运行）。

线程是否从一个核心移动到 在他们的一生中还有另一个？

当然。假设您在双核系统上运行三个线程。向我展示一个不涉及在内核之间定期移动线程的公平时间表。

我的最后一个问题，基本上是 对上述内容的重用，是关于 .NET ThreadPool 类，它处理 .BeginInvoke 之类的东西。 这门课做这些事情吗？ 如果不是，为什么不，或者应该这样做？ 什么东西？线程调度和选择要运行的内核？不，线程池只是一种将线程重用于多个任务的机制，而不是必须为每个任务创建一个新线程，然后再关闭它。

有什么办法可以调整 处理，有点暗示 这个特殊的操作系统 线程

这就是线程/进程优先级的用途。如果您的线程必须获得大量 CPU 时间，即使有其他 CPU 密集型线程正在运行，请提高线程的优先级。 但要小心处理。通常，运行的 CPU 密集型线程并不多，这意味着即使在正常优先级下，您也将获得 99.9% 的 CPU 时间。正如我所说，Windows 会非常积极地调度优先级更高的线程，因此只有在您真的认真时才提高优先级。

Answer 2

除了 jalf 出色而全面的回答之外，请记住，“并行扩展”（应该被纳入 .NET 4.0）有一个很多专门用于分配工作的代码（来自队列）均匀地分配到内核，包括窃取工作，以及潜在的掘金，例如关心哪个内核“最接近”工作所在的内存。

因此，使用 .NET 4.0，使用 Parallel.For 之类的东西，您应该可以免费获得很多。总的来说，操作系统足够聪明，在外人看来它正常工作。 jalf 提供了很多关于幕后发生的事情的详细信息，但是大多数在大多数情况下，您不需要这种级别的详细信息，除非您正在使用高度线程化的代码解决一些性能问题。