LinuxCPU优化教程_调度策略与多核利用实战

linux CPU优化核心在于合理分配任务与调度策略，需避免单核过载、多核闲置；关键在按需运行、减少上下文切换、提升缓存局部性；默认CFS保障公平性，实时场景可选SCHED_FIFO/RR，后台任务适用SCHED_BATCH/IDLE；结合taskset绑核、nice/chrt调优、irqbalance与numactl协同，并依负载类型决定是否绑定。

Linux CPU优化核心在于合理分配任务到不同CPU核心，并选择合适的调度策略，避免单核过载、多核闲置。关键不是一味追求高频率，而是让进程按需运行、减少上下文切换、提升缓存局部性。

理解Linux调度器与常见策略

Linux默认使用CFS（完全公平调度器），目标是让所有可运行任务“公平”共享CPU时间。它不保证实时响应，但适合通用负载。若需更精细控制，可配合以下策略：

• SCHED_FIFO：实时策略，高优先级任务一旦就绪立即抢占，无时间片限制，适用于硬实时场景（如工业控制），但配置不当易导致系统假死
• SCHED_RR：实时轮转策略，带时间片的SCHED_FIFO，适合多个实时任务共存
• SCHED_BATCH / SCHED_IDLE：分别用于吞吐型后台任务和极低优先级维护任务，降低对交互式程序干扰

绑定进程到指定CPU核心（taskset）

防止频繁迁移、提升L1/L2缓存命中率，尤其对延迟敏感或计算密集型服务（如数据库、音视频编码）效果明显。

• 启动时绑定：taskset -c 0,2,4 ./myapp —— 仅在CPU 0/2/4上运行
• 运行中绑定：taskset -cp 1-3 1234 —— 将PID 1234迁移到CPU 1~3
• 查看当前绑定：taskset -cp 1234
• 注意：绑定前建议先用lscpu确认CPU拓扑（如超线程、NUMA节点），避免跨NUMA访问内存拖慢性能

调整进程调度优先级（nice与chrt）

普通用户可用nice调整静态优先级（-20最高，19最低），影响CFS虚拟运行时间；实时任务必须用chrt设置策略与实时优先级（1~99）。

• 降低非关键后台任务抢占：nice -n 15 rsync -av /src /dst
• 提升实时采集进程响应：chrt -f 80 ./sensor_reader
• 查看进程实际调度参数：ps -eo pid,tid,class,rtprio,ni,pri,pcpu,args –sort=-pcpu | head -10

多核协同优化实战建议

单纯开启多线程未必提升性能，需结合软件架构与硬件特性：

• 启用内核选项CONFIG_IRQBALANCE并运行irqbalance服务，自动分散中断到空闲CPU，避免软中断集中于CPU0
• 对NUMA系统，用numactl控制内存分配与执行位置，例如：numactl –cpunodebind=0 –membind=0 ./server
• 监控真实瓶颈：用mpstat -P ALL 1看各核利用率，pidstat -t -p PID 1查线程级调度延迟，perf top定位热点函数
• 避免过度绑定：Web服务器等高并发服务更适合由CFS自动调度，人为绑定反而限制弹性；而ffmpeg转码、科学计算等固定负载才推荐严格绑核