有意地只限制一个线程的CPU使用

Throttle CPU usage of only one thread intentionally

本文关键字：一个 线程 使用 CPU      更新时间：2023-10-16

关于SO还有其他几个类似的问题，但没有一个有令人满意的/相关的答案。

我有一个单线程c++程序，它基本上是这样做的:

while(true) {
    //do things which are cpu bound
}

问题是，当我运行这个程序时，它通常是我的整个计算机上唯一一个正在进行活动工作的进程。

由于没有其他事情可调度，操作系统自然会大量调度这个程序，我的CPU使用率飙升到屋顶，我不想要。当然，我的风扇也开始嗡嗡作响，这特别烦人。

我解决这个问题的方法是在循环中添加sleep(100)(这对我来说是正确的)，但是当它工作时，它惹恼了我，它不是技术上正确的解决方案。

这是因为如果我想睡眠一个非常准确的时间，我有很多其他进程在我的计算机上运行，这将不是一个很好的解决方案，因为sleep是不准确的，它也不允许其他进程使用CPU，而我的程序仍在调度-但这不是我真正的问题。

在不使用sleep的情况下减少CPU使用的正确解决方案是什么，假设这是唯一正在积极运行的程序?

这里有三种情况需要考虑。

轮询循环

对于轮询循环，"正确"的解决方案更像是:

while(true) {
    wait_for_something();
    //do things which are cpu bound
}

问题是决定你应该等待什么(时间，按键，垂直同步信号，收到的数据包，....?);然后试着去找一些你真正需要的东西。

CPU绑定终端条件

对于这种情况，"正确"的解决方案更像是:

do {
    //do things which are cpu bound
} while (running);
在这种情况下，你可以(应该)将线程的优先级设置为"非常低优先级"，这样它就不会干扰其他线程。当只有低优先级线程运行时，操作系统可以决定是否(或不)降低CPU功率/速度;但这不是你的决定(这是操作系统的决定，希望有一些用户/管理员的电源管理控制)。

CPU Bound Without Terminal Condition

这种情况极其罕见(罕见到我想不出一个合理的场景，我甚至不确定它是否存在于实践中)。大多数情况下，如果你认为你的情况是"CPU绑定没有终端条件"，你可能错了，它可能是其他情况之一。

如果它实际上是"CPU绑定没有终端条件"，那么它基本上就像"CPU绑定与终端条件"一样，除了没有条件(你仍然想要一个低优先级的线程，当只有低优先级的线程运行时电源管理仍然不是你的决定)。

这在程序内部是比较困难的。可以说，大多数有效的方法(至少是我所知道的)都是从外部强加的。

在Linux上，一种可能是cpulimit，它监视CPU使用情况，并在必要时周期性地暂停您的程序，以将其CPU使用降低到您指定的水平。

Linux确实有setrlimit和cgroups之类的东西来控制进程的资源使用情况，但是这些都不适用于您指定的场景(例如，限制CPU使用，即使系统处于空闲状态)。传统上，您能够设置的限制是进程的总 CPU使用率，而不是使用率率，所以像setrlimit和rctl这样的东西有点类似，但不能提供您想要的东西。

如果你使用的是Windows，你可以通过Windows Job Object来实现。您创建一个作业对象，然后使用JOBOBJECT_CPU_RATE_CONTROL_INFORMATION使用SetInformationJobObject在该作业对象上设置限制。

在处理数字运算问题时，我经常遇到使用perl脚本的类似情况。在运行这些脚本时，我将机器置于省电模式(通过设置最大cpu阈值限制)。帮助。

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