4. x86 拓撲結構¶

本文件記錄並闡明瞭核心中 x86 拓撲建模和表示的主要方面。在對相關程式碼進行更改時，請更新/修改。

架構無關的拓撲定義位於 CPU 拓撲資訊如何透過 sysfs 匯出。此檔案包含 x86 特定的差異/特殊性，這些差異/特殊性不一定適用於通用定義。因此，閱讀 Linux 上 x86 拓撲結構的方式是從通用拓撲結構開始，並並行檢視此檔案，瞭解 x86 的具體細節。

毋庸置疑，程式碼應該使用通用函式 - 此檔案僅用於記錄 x86 拓撲結構的內部工作原理。

由 Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de> 和 Borislav Petkov <bp@alien8.de> 發起。

拓撲結構設施的主要目標是為需要了解/查詢/使用執行系統結構的執行緒、核心、包等程式碼提供足夠的介面。

核心不關心物理插槽的概念，因為插槽與軟體無關。它是一個機電裝置元件。過去，一個插槽總是包含一個包（見下文），但隨著多晶片模組 (MCM) 的出現，一個插槽可以容納多個包。因此，程式碼中可能仍然存在對插槽的引用，但它們具有歷史性質，應該進行清理。

系統的拓撲結構以以下單位描述：

包

核心

執行緒

4.1. 包¶

包包含多個核心以及共享資源，例如 DRAM 控制器、共享快取等。

現代系統也可以使用術語 “Die” 來表示包。

AMD 用於包的命名法是 “Node”。

核心中與包相關的拓撲資訊

topology_num_threads_per_package()

一個包中的執行緒數。

topology_num_cores_per_package()

一個包中的核心數。

topology_max_dies_per_package()

一個包中的最大 die 數。

cpuinfo_x86.topo.die_id

die 的物理 ID。

cpuinfo_x86.topo.pkg_id

包的物理 ID。此資訊透過 CPUID 檢索，並從包中核心的 APIC ID 推斷出來。

現代系統使用此值作為插槽。一個插槽中可能存在多個包。此值可能與 topo.die_id 不同。

cpuinfo_x86.topo.logical_pkg_id

包的邏輯 ID。由於我們不信任 BIOS 以一致的方式列舉包，因此我們引入了邏輯包 ID 的概念，以便我們可以合理地計算系統中可能的最大包數，並使包線性列舉。

topology_max_packages()

系統中可能的最大包數。有助於每個包的設施預先分配每個包的資訊。

cpuinfo_x86.topo.llc_id

在英特爾上，共享末級快取的 CPU 列表的第一個 APIC ID

在 AMD 上，包含末級快取的 Node ID 或 Core Complex ID。通常，它是一個唯一標識系統上 LLC 的數字。

4.2. 核心¶

一個核心由 1 個或多個執行緒組成。執行緒是 SMT 型別還是 CMT 型別並不重要。

AMD 用於 CMT 核心的命名法是 “Compute Unit”。核心始終使用 “core”。

4.3. 執行緒¶

執行緒是單個排程單元。它相當於一個邏輯 Linux CPU。

AMD 用於 CMT 執行緒的命名法是 “Compute Unit Core”。核心始終使用 “thread”。

核心中與執行緒相關的拓撲資訊

topology_core_cpumask()

cpumask 包含包中執行緒所屬的所有線上執行緒。

線上執行緒的數量也列印在 /proc/cpuinfo “siblings” 中。

topology_sibling_cpumask()

cpumask 包含核心中執行緒所屬的所有線上執行緒。

topology_logical_package_id()

執行緒所屬的邏輯包 ID。

topology_physical_package_id()

執行緒所屬的物理包 ID。

topology_core_id();

執行緒所屬核心的 ID。它也列印在 /proc/cpuinfo “core_id” 中。

topology_logical_core_id();

執行緒所屬的邏輯核心 ID。

4.4. 系統拓撲示例¶

注意

替代 Linux CPU 列舉取決於 BIOS 如何列舉執行緒。許多 BIOS 首先列舉所有執行緒 0，然後列舉所有執行緒 1。這樣做的好處是，無論是否啟用執行緒，執行緒 0 的邏輯 Linux CPU 編號都保持不變。這僅僅是一個實現細節，沒有實際影響。

單包、單核

[package 0] -> [core 0] -> [thread 0] -> Linux CPU 0

單包、雙核

每個核心一個執行緒

[package 0] -> [core 0] -> [thread 0] -> Linux CPU 0
            -> [core 1] -> [thread 0] -> Linux CPU 1

每個核心兩個執行緒

[package 0] -> [core 0] -> [thread 0] -> Linux CPU 0
                        -> [thread 1] -> Linux CPU 1
            -> [core 1] -> [thread 0] -> Linux CPU 2
                        -> [thread 1] -> Linux CPU 3

替代列舉

[package 0] -> [core 0] -> [thread 0] -> Linux CPU 0
                        -> [thread 1] -> Linux CPU 2
            -> [core 1] -> [thread 0] -> Linux CPU 1
                        -> [thread 1] -> Linux CPU 3

AMD 用於 CMT 系統的命名法

[node 0] -> [Compute Unit 0] -> [Compute Unit Core 0] -> Linux CPU 0
                             -> [Compute Unit Core 1] -> Linux CPU 1
         -> [Compute Unit 1] -> [Compute Unit Core 0] -> Linux CPU 2
                             -> [Compute Unit Core 1] -> Linux CPU 3

雙包、雙核