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--- programing:linux-programing:linux-cpu-core-shield [2022/10/20 17:26] – [スクリプトによる IRQ への CPU アフィニティーの自動割り当て] yoko
+++ programing:linux-programing:linux-cpu-core-shield [2026/07/28 13:16] (現在) – 外部編集 127.0.0.1
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-【Ubuntu/Linux】CPUコアのシールド分離
+====== 【Ubuntu/Linux】CPUコアのシールド分離 ======
-==============================
 リアルタイム性が要求されるネットワーク通信を含むプログラムなど、さまざまなイベントに応答する際にレイテンシーを最小限に抑える必要がある。
 これを行う為に、割り込み (IRQ) とさまざまな CPU 上のユーザープロセスを相互に分離する手法について備忘録を残す。
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-プロセスのCPUコア分離
+===== プロセスのCPUコア分離 =====
------------------
 リアルタイム性が必要なユーザプログラム（プロセス）を実行するCPUコアを分離する。
 ### コア除外の設定
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 </code>
-割り込みのCPUコア固定
+===== 割り込みのCPUコア固定 =====
------------------
 上記でコア分離したプロセスが使用するNICカードの割り込みを、分離したコア側に割り当てる。
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 <code bash>
 $ cat /proc/interrupts
+            CPU0       CPU1       CPU2       CPU3
+:         17          0          0          0  IR-IO-APIC    2-edge      timer
+:          0          0          0          1  IR-IO-APIC    6-edge      ttyS2
+:          0          0          1          0  IR-IO-APIC    8-edge      rtc0
+:          0          5          0          0  IR-IO-APIC    9-fasteoi   acpi
+ ...
 </code>
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     if ($ARGV[1] eq "set") {
 	$mode = 1;
+    }
+    if ($ARGV[1] eq "debug") {
+	$mode = 2;
     }
 }
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 while ( <IN> ) {
-　　  if ( $_ =~ /\b$nicname/ ) {
+    if ( $_ =~ /\b$nicname/ ) {
- 　　   　　my @a = split();
+	my @a = split();
-　　    　　$a[0] =~ s/:$//;                # 先頭ワードの末尾':'文字を削除
+	$a[0] =~ s/:$//;                # IRQ番号、先頭ワードの末尾':'文字を削除
-　　    　　if ($mode == 1) {               # set ?
+	if ($mode == 0) {
-　　     　　　 　　system("echo c > /proc/irq/$a[0]/smp_affinity"); # コア2,3
+	    print;
-　　    　　}
+	}
-　　    　　print "echo c > /proc/irq/$a[0]/smp_affinity\n";
+	else {
-　　  }
+	    if ($mode == 1) {           # set ?
+		system("echo c > /proc/irq/$a[0]/smp_affinity"); # コア2,3
+	    }
+	    print "echo c > /proc/irq/$a[0]/smp_affinity\n";
+	}
+    }
 }
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 <code bash>
-$ sudo ./irq_shield.pl enp3s0 set
+$ sudo ./irq_shield.pl enp1s0 set
+</code>
+===== その他 =====
+### CPUに負荷をかける
+stressコマンドで、CPUのコア#2に演算負荷をかける。
+<code bash>
+$ taskset -c 2 stress -c 1
+</code>
+### CPU負荷状況の確認
+下記コマンドでCPUの負荷状況を表示。
+<code bash>
+$ dstat -c -C 0,1,2,3
+-----cpu0-usage----------cpu1-usage----------cpu2-usage----------cpu3-usage----
+usr sys idl wai stl:usr sys idl wai stl:usr sys idl wai stl:usr sys idl wai stl
+   4  91   0   0:  7   2  90   0   0: 17   0  83   0   0:  0   0 100   0   0
+   6  83   0   0:  9   0  91   0   0: 99   1   0   0   0:  1   1  98   0   0
+   4  85   0   0:  8   0  92   0   0: 98   2   0   0   0:  0   1  99   0   0
+   4  86   0   0:  5   0  95   0   0: 99   1   0   0   0:  1   1  98   0   0
+   7  84   0   0:  8   1  91   0   0: 99   1   0   0   0:  0   2  98   0   0
+   5  81   0   0:  7   0  93   0   0:100   0   0   0   0:  0   1  99   0   0
+   5  83   0   0:  8   0  92   0   0: 99   1   0   0   0:  0   1  99   0   0
+   5  86   0   0:  4   1  95   0   0: 99   1   0   0   0:  0   2  98   0   0
+   6  80   0   0:  5   0  95   0   0: 98   2   0   0   0:  2   0  98   0   0
+   5  85   0   0:  6   0  94   0   0:100   0   0   0   0:  0   1  99   0   0
+   7  83   0   0:  4   0  96   0   0:100   0   0   0   0:  0   0 100   0   0
+</code>
+### CPU Affinityの一覧表示
+全プロセスのCPU Affinityを一覧表示するPerlスクリプト。
+<code perl cpu_pslist.pl>
+#!/usr/bin/perl
+#
+# CPU affinityの一覧を表示する。
+#
+use strict;
+use warnings;
+my @result;
+my $mode = 0;
+if (@ARGV >= 1) {
+    if ($ARGV[0] eq "tree") {
+	$mode = 1;
+    }
+}
+if ($mode == 0) {
+    @result = `ps aux`;
+}
+else {
+    @result = `ps auxf`;
+}
+foreach my $line(@result)
+{
+    my @a = split(/\s+/, $line);	# 複数の空白や改行でで分割
+    if ($a[1] eq "PID") {
+	print "AFFIN " . $line;
+    }
+    else {
+	my $affi = `taskset -pc $a[1] 2>&1`; # エラー出力は標準へ
+	if ($? == 0) {			# コマンド実行のリターンコード
+	    my @b = split(/\s+/, $affi);	# 複数の空白や改行で分割
+	    my $str = sprintf("%-6s", $b[$#b]); # CPU affinity
+	    print $str . $line;
+	}
+    }
+}
 </code>
-参考
+===== 参考 =====
-----
-. [[https://access.redhat.com/documentation/ja-jp/red_hat_enterprise_linux_for_real_time/8/html/optimizing_rhel_8_for_real_time_for_low_latency_operation/assembly_binding-interrupts-and-processes_optimizing-rhel8-for-real-time-for-low-latency-operation#doc-wrapper|第12章 割り込みとユーザープロセスを分離してシステムレイテンシーを最小限に抑える]]
+  - [[https://access.redhat.com/documentation/ja-jp/red_hat_enterprise_linux_for_real_time/8/html/optimizing_rhel_8_for_real_time_for_low_latency_operation/assembly_binding-interrupts-and-processes_optimizing-rhel8-for-real-time-for-low-latency-operation#doc-wrapper|第12章 割り込みとユーザープロセスを分離してシステムレイテンシーを最小限に抑える]]
-. [[https://access.redhat.com/documentation/ja-jp/red_hat_enterprise_linux_for_real_time/7/html/tuning_guide/interrupt_and_process_binding|2.4. 割り込みおよびプロセスバインディング]]
+  - [[https://access.redhat.com/documentation/ja-jp/red_hat_enterprise_linux_for_real_time/7/html/tuning_guide/interrupt_and_process_binding|2.4. 割り込みおよびプロセスバインディング]]
-. [[https://docs.oracle.com/cd/E26853_01/coh.371/b71688/tune_perftune.htm|6 パフォーマンス・チューニング]]
+  - [[https://docs.oracle.com/cd/E26853_01/coh.371/b71688/tune_perftune.htm|6 パフォーマンス・チューニング]]
-. [[https://www.slideshare.net/syuu1228/interrupt-affinity|Interrupt Affinityについて]]
+  - [[https://www.slideshare.net/syuu1228/interrupt-affinity|Interrupt Affinityについて]]
-. [[https://web.mit.edu/rhel-doc/4/RH-DOCS/rhel-rg-ja-4/s1-proc-directories.html|5.3. /proc/配下のディレクトリ]]
+  - [[https://web.mit.edu/rhel-doc/4/RH-DOCS/rhel-rg-ja-4/s1-proc-directories.html|5.3. /proc/配下のディレクトリ]]
-. [[https://qiita.com/knakahara/items/825d2f052b07c0a2599e|irqbalance を NetBSD に移植してみる]]
+  - [[https://qiita.com/knakahara/items/825d2f052b07c0a2599e|irqbalance を NetBSD に移植してみる]]
-. [[https://rheb.hatenablog.com/entry/nfv_tuning|レッドハットが考えるNFV環境向けのチューニング]]
+  - [[https://rheb.hatenablog.com/entry/nfv_tuning|レッドハットが考えるNFV環境向けのチューニング]]
-. [[https://www.web-dev-qa-db-ja.com/ja/linux/isolcpusがアクティブ化されているかどうかを検出する方法/962607069/|isolcpusがアクティブ化されているかどうかを検出する方法]]
+  - [[https://www.web-dev-qa-db-ja.com/ja/linux/isolcpusがアクティブ化されているかどうかを検出する方法/962607069/|isolcpusがアクティブ化されているかどうかを検出する方法]]
-. [[https://qiita.com/nakat-t/items/4542e84c4b72b78740e8|プロセス・スレッドを特定のCPUコアでのみ動作させる方法]]
+  - [[https://qiita.com/nakat-t/items/4542e84c4b72b78740e8|プロセス・スレッドを特定のCPUコアでのみ動作させる方法]]
-. [[https://www.rcannings.com/systemd-core-isolation/|SYSTEMD CORE ISOLATION]]
+  - [[https://www.rcannings.com/systemd-core-isolation/|SYSTEMD CORE ISOLATION]]
-. [[https://access.redhat.com/documentation/ja-jp/red_hat_enterprise_linux/6/html/performance_tuning_guide/sect-red_hat_enterprise_linux-performance_tuning_guide-tool_reference-irqbalance|3.4. irqbalance]]
+  - [[https://access.redhat.com/documentation/ja-jp/red_hat_enterprise_linux/6/html/performance_tuning_guide/sect-red_hat_enterprise_linux-performance_tuning_guide-tool_reference-irqbalance|3.4. irqbalance]]
-. [[https://qiita.com/gyaneman/items/f77c2633a5ac92f05302|プロセス・スレッドにCPUアフィニティを設定する方法]]
+  - [[https://qiita.com/gyaneman/items/f77c2633a5ac92f05302|プロセス・スレッドにCPUアフィニティを設定する方法]]
-. [[https://access.redhat.com/documentation/ja-jp/red_hat_enterprise_linux/8/html/managing_monitoring_and_updating_the_kernel/assembly_configuring-cpu-affinity-and-numa-policies-using-systemd_managing-monitoring-and-updating-the-kernel|第28章 systemd を使用した CPU のアフィニティーおよび NUMA ポリシーの設定]]
+  - [[https://access.redhat.com/documentation/ja-jp/red_hat_enterprise_linux/8/html/managing_monitoring_and_updating_the_kernel/assembly_configuring-cpu-affinity-and-numa-policies-using-systemd_managing-monitoring-and-updating-the-kernel|第28章 systemd を使用した CPU のアフィニティーおよび NUMA ポリシーの設定]]
-. [[https://access.redhat.com/documentation/ja-jp/red_hat_enterprise_linux/7/html/performance_tuning_guide/sect-red_hat_enterprise_linux-performance_tuning_guide-tuning_scheduling_policy-isolating_cpus|6.3.6.2. CPU の分離]]
+  - [[https://access.redhat.com/documentation/ja-jp/red_hat_enterprise_linux/7/html/performance_tuning_guide/sect-red_hat_enterprise_linux-performance_tuning_guide-tuning_scheduling_policy-isolating_cpus|6.3.6.2. CPU の分離]]
-. {{https://www.concurrent-rt.co.jp/external/TechSup/PDF/RedHawkLinux_UsersGuide8.2_Jpn.pdf}}
+  - [[https://blog.amedama.jp/entry/stress-command|stress コマンドを使ってマシンに負荷をかける]]
+  - {{https://www.concurrent-rt.co.jp/external/TechSup/PDF/RedHawkLinux_UsersGuide8.2_Jpn.pdf}}