云计算之路-阿里云上：消灭“黑色n秒”第一招—

云计算之路-阿里云上：消灭“黑色n秒”第一招——不让CPU空闲

发布日期：2021-05-09 01:36:16 浏览次数：29 分类：博客文章

本文共 4408 字，大约阅读时间需要 14 分钟。

昨天以失败而告终，从而让我们结束了被动猜想阶段，进入了主动进攻阶段——出招。

今天出第一招——用C#写个小程序，让其在每个CPU核上运行一个线程，不让任何一个CPU核进入空闲（idle）状态，以进一步排除CPU idle引起的“黑色n秒”。

在这一招中，借助的最重要的武器是System.Diagnostics.ProcessThread.ProcessorAffinity。通过给ProcessorAffinity设置一个掩码，就可以指定当前线程运行于哪个CPU核上。

如上图，用哪个核就把那个核对应的二进制位置1，其他位保持0。

所以对于我们所用的8核CPU，从第1核到第8核对应的ProcessorAffinity分别是：1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128。

需要注意的地方是ProcessThread.ProcessorAffinity针对的是Windows操作系统线程，而.NET线程并不是与操作系统线程一一对应的，一个.NET线程可以运行于多个操作系统线程。所以，如果仅仅指定ProcessThread.ProcessorAffinity，并不能保证.NET线程运行于指定的CPU核上。那怎么办呢？

微软提供了解决方案，在设置ProcessThread.ProcessorAffinity之前需要通过下面的代码将.NET线程固定在操作系统线程上：

Thread.BeginThreadAffinity();

还有一个需要解决的问题是如何让一个线程一直处于执行状态，从而不让其所在的CPU核进入idle状态。微软也提供了解决方案，调用非托管方法SetThreadExecutionState()，代码如下：

NativeMethods.SetThreadExecutionState(NativeMethods.ES_CONTINUOUS | NativeMethods.ES_SYSTEM_REQUIRED);

下面请看招式：

代码第1部分：

class Program{    static void Main(string[] args)    {        var threads = new Thread[Environment.ProcessorCount];        Console.WriteLine("Processor Count:" + Environment.ProcessorCount);        for (int i = 0; i < threads.Length; i++)        {            var coreNumber = i + 1;            var threaName = "ThreadOnCPU" + coreNumber;            var start = new ThreadStart(() =>            {                Console.WriteLine(threaName + " is working...");                NativeMethods.SetThreadExecutionState(                    NativeMethods.ES_CONTINUOUS | NativeMethods.ES_SYSTEM_REQUIRED);            });            var thread = new DistributedThread(start);            thread.ProcessorAffinity = (int)Math.Pow(2, i);            thread.ManagedThread.Name = threaName;            thread.Start();        }        Console.ReadKey();    }       }internal static class NativeMethods{    [DllImport("kernel32.dll")]    public static extern uint SetThreadExecutionState(uint esFlags);    public const uint ES_CONTINUOUS = 0x80000000;    public const uint ES_SYSTEM_REQUIRED = 0x00000001;}

代码第2部分（来自）：

class DistributedThread{    [DllImport("kernel32.dll")]    public static extern int GetCurrentThreadId();    [DllImport("kernel32.dll")]    public static extern int GetCurrentProcessorNumber();    private ThreadStart threadStart;    private ParameterizedThreadStart parameterizedThreadStart;    private Thread thread;    public int ProcessorAffinity { get; set; }    public Thread ManagedThread    {        get        {            return thread;        }    }    private DistributedThread()    {        thread = new Thread(DistributedThreadStart);    }    public DistributedThread(ThreadStart threadStart)        : this()    {        this.threadStart = threadStart;    }    public DistributedThread(ParameterizedThreadStart threadStart)        : this()    {        this.parameterizedThreadStart = threadStart;    }    public void Start()    {        if (this.threadStart == null) throw new InvalidOperationException();        thread.Start(null);    }    public void Start(object parameter)    {        if (this.parameterizedThreadStart == null) throw new InvalidOperationException();        thread.Start(parameter);    }    private void DistributedThreadStart(object parameter)    {        try        {            // fix to OS thread            Thread.BeginThreadAffinity();            // set affinity            if (ProcessorAffinity != 0)            {                CurrentThread.ProcessorAffinity = new IntPtr(ProcessorAffinity);            }            // call real thread            if (this.threadStart != null)            {                this.threadStart();            }            else if (this.parameterizedThreadStart != null)            {                this.parameterizedThreadStart(parameter);            }            else            {                throw new InvalidOperationException();            }        }        finally        {            // reset affinity            CurrentThread.ProcessorAffinity = new IntPtr(0xFFFF);            Thread.EndThreadAffinity();        }    }    private ProcessThread CurrentThread    {        get        {            int id = GetCurrentThreadId();            return                (from ProcessThread th in Process.GetCurrentProcess().Threads                    where th.Id == id                    select th).Single();        }    }}

DistributedThread

接下来，出招——KeepAllCpuCoresAlive！

结果。。。这一招以失败告终！

（上图是“黑色1秒”发生时性能监视器监测到的ASP.NET Requests/Sec为0的情况）

失败又如何，就如同代码编译不通过一般不值一提。那为什么还要写博客出来呢？分享的就是过程！

接下来呢？准备第二招。。。

【参考资料】

上一篇：C#正则表达式引发的CPU跑高问题以及解决方法

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