如何为Windows上的一个线程保留核心？

Question

我正在开发一个非常时间敏感的应用程序，它会在检测到发生了更改时轮询共享内存区域。变化很少，但我需要尽量减少从变更到行动的时间。鉴于变化的频率很低，我认为CPU缓存变冷了。有没有办法为我的轮询线程保留一个核心，以便它不必与其他线程竞争缓存或CPU？

Answer 1

仅线程关联（SetThreadAffinityMask）是不够的。它不保留CPU核心，但它反过来，它将线程绑定到你指定的核心（这不是同一个东西！）。 / p>

通过约束CPU亲和性，您减少线程运行的可能性。如果具有更高优先级的另一个线程在同一个核心上运行，则在完成其他线程之前不会调度您的线程（这是Windows调度线程的方式）。 在不约束亲和力的情况下，您的线程有可能被迁移到另一个核心（最后一次作为该决策的度量运行）。线程迁移是不可取的，如果它经常发生并且在线程运行后（或者在它运行时）很快就会发生，但如果自上次调度后已经过了几十毫秒，则它是一种无害的，有益的事情（缓存将被覆盖然后无论如何）。

你可以通过给予它一个更高优先级的类来确保你的线程可以运行（不保证，但很可能）。如果你然后使用SetThreadAffinityMask，你有可能在大多数常见的桌面CPU（幸运的是通常是VIPT和PIPT）上缓存总是很热。对于TLB，你可能不那么幸运，但你无能为力。

高优先级线程的问题在于它会使其他线程饿死，因为调度已经实现，因此它首先提供更高优先级的类，并且只要不满足这些，下级类就会变为零。因此，在这种情况下的解决方案必须是阻止。否则，您可能会以不利的方式损害系统。

试试这个：

• 创建信号量并与其他进程共享
• 将优先级设置为THREAD_PRIORITY_TIME_CRITICAL
• 阻止信号量
• 在另一个进程中，在写入数据后，在信号量上调用SignalObjectAndWait，超时为1（甚至超时为零）
• 如果您愿意，可以尝试将它们绑定到同一个核心

这将创建一个线程，它将是第一个（或第一个）获得CPU时间的线程，但它没有运行。 当写入器线程调用SignalObjectAndWait时，它会自动发出信号并阻塞（即使它等待“零时间”足以重新安排）。另一个线程将从信号量中唤醒并完成其工作。由于其高优先级，它不会被其他“正常”（即非实时）线程中断。它会一直占用CPU时间直到完成，然后再次阻塞信号量。此时，SignalObjectAndWait返回。

Answer 2

使用任务管理器，您可以设置进程的“亲和力”。

您必须将时间要求严格的应用程序与核心4的亲和力，以及所有其他进程与核心1,2和3的亲和力进行设置。当然假设有四个核心。

Answer 3

您可以在每个进程上调用SetProcessAffinityMask但是您的掩码只会排除“属于”您的进程的核心，并在您的进程上使用它将其设置为仅在此核心上运行（或者更好的是SetThreadAffinityMask只是在执行时间关键任务的线程上。

Answer 4

  

鉴于变化的频率很低，我认为CPU缓存变冷了。

听起来很奇怪。

让我们假设你的轮询线程和写线程在不同的核心上。

轮询线程将读取共享内存地址，因此将缓存数据。该缓存行可能标记为独占。然后写线程最终写入;首先，它读取内存的缓存行（以便该行现在在两个内核上标记为共享）然后写入。写入会导致轮询线程CPU的高速缓存行被标记为无效。轮询线程然后再次阅读;如果在写入线程仍然具有缓存的数据时读取，则它将从第二个核心缓存中读取，使其缓存行无效并获取自身的所有权。这样做有很多总线流量开销。

另一个问题是写线程如果不经常写，几乎肯定会丢失具有共享内存地址的页面的TLB条目。重新计算物理地址是一个漫长而缓慢的过程。由于轮询线程经常轮询，可能该页面始终位于核心TLB中;从这个意义上讲，你可能会在延迟方面做得更好，让两个线程都在同一个核心上。 （虽然如果它们都是计算密集型的，它们可能会破坏性地干扰并且成本可能会高得多 - 我不知道，因为我不知道线程在做什么）。

你可以做的一件事是在写线程核心上使用超线程;如果你早知道你要写，那就去超线读取共享内存地址。这将在写入线程仍处于繁忙计算状态时加载TLB和缓存，从而为您提供并行性。

Answer 5

您正在寻找Win32函数SetThreadAffinityMask()。