昨天对“黑色n秒”问题的最终猜想以失败而告终,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 = ; i < threads.Length; i++)
{
var coreNumber = i + ;
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(, 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Running .NET threads on selected processor cores):

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 != )
{
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】

Running .NET threads on selected processor cores

Threading in C#

Keep Alive the Machine - No Sleep

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