隨著智能化產品的需求不斷提高，慢慢的單芯片單核處理器已經不能滿足我們的需求，于是就在一個芯片上集成兩個或多個核心，進而轉向了多核處理器的發展，多核處理器具有更高的計算密度和更強的并行處理能力，所以它也是大趨勢。多核處理器從硬件的角度來區分，又分為同構和異構：

多核同構處理器：一個處理器的多個核心的體系架構是一樣的，如：T113

多核異構處理器：一個處理器中包含不同體系架構的核心，如：STM32MP157

多核處理器從軟件的角度來區分，又分為SMP和AMP：

SMP：又稱對稱多處理（Symmetric multiprocessing），只有一個操作系統（OS）實例上運行多個核心，一個OS同等的管理各個內核，為各個內核分配工作負載，系統中所有的內核平等地訪問內存資源和外設資源。

AMP：又稱非對稱多處理（Asymmetric Multi-Processing），每個核心運行自己的OS或同一OS的獨立實例，或者說不運行OS，如運行裸機，每個內核有自己獨立的內存空間，也可以和其它內核共享部分內存空間，每個核心相對獨立地運行不同的任務，但是有一個核心為主要核心，它負責控制其它核心以及整個系統的運 行，而其它核心負責“配合”主核心來完成特定的任務。

本篇文章圍繞SMP展開講解。

什么是SMP

對稱多處理器結構 , 英文名稱為 "Symmetrical Multi-Processing" , 簡稱SMP。SMP又稱為UMA, 全稱"Uniform Memory Access", 中文名稱"統一內存訪問架構"。

在 " 對稱多處理器結構 " 的 系統中 , 所有的處理器單元的地位都是平等的 , 一般指的是服務器設備上 , 運行的 多個 CPU , 沒有 主次/從屬 關系，都是平等的。

這些處理器共享所有的設備資源, 所有的資源對處理器單元具有相同的可訪問性, 如: 內存, 總線等，多個CPU處理器共享相同的物理內存, 每個CPU訪問相同的物理地址, 所消耗的時間是相同的;

SMP的優缺點

優點 ：避免了結構障礙, 其最大的特點是所有的資源共享。缺點：SMP架構的系統, 擴展能力有限, 有瓶頸限制。如: 內存瓶頸限制, 每個CPU處理器必須通過相同的總線訪問相同的內存資源, 如果CPU數量不斷增加, 使用同一條總線, 就會導致內存訪問沖突; 這樣就降低了CPU的性能;

操作系統如何滿足SMP

公平共享: CPU的負載, 需要公平地共享, 不能出現某個CPU空閑, 造成資源浪費。

可設置線程(進程)與CPU親和性: 可以為某些類型的線程（進程）與指定的處理器設置親和性, 可以針對性地匹配線程（進程）與處理器。

線程（進程）遷移: 可以將線程（進程）在不同的CPU處理器之間進行遷移 。

總結：操作系統的SMP對稱多處理器結構調度，核心就是將線程（進程）遷移到合適的處理器上, 并且可以保持各個處理器的負載均衡。

SMP調度方式

作者總結SMP的調度算法可以分為三種：

①線程（進程）默認核心0運行，可以指定親和性：

當用戶創建線程（進程）時，可以指定掛在到指定核心運行。當任務掛在到指定核心，那么該任務只能在該核心上運行。

當用戶創建線程（進程）時，沒有指定掛在到指定核心運行，線程（進程）默認掛在到核心0。該任務核心0上運行。

問題：

優點：可以規定某個核心專注的做某一件事或某一類事。

缺點：核心0的負載會很大，它需要調度其他核心不調度的任務。

適用場景：

項目需要指定核心專一處理某一件事情的時候，可以使用這種調度算法

②線程（進程）默認均分到不同核心，可以指定親和性。

當用戶創建線程（進程）時，可以指定掛在到指定核心運行。當任務掛在到指定核心，那么該任務只能在該核心上運行。

當用戶創建線程（進程）時，沒有指定掛在到指定核心運行，系統會判斷每個核心的任務數，將該任務放在任務數最少的核心中。

問題：

優點：將任務平分給每個核心，每個核心的負載會相對均衡。

缺點：可能存在某個核心分配的任務都是比較輕的，某個核心分配的任務比較重。導致核心中的任務比較輕的，會更加容易進入空閑狀態，核心中的任務比較重的，可能會一直處于忙碌狀態，這樣也會導致每個核心的負載不均衡。

適用場景：

項目中，所有的任務的復雜程度都差不多，可以均分到每個核心上，這樣可以提高系統性能。

③線程（進程）根據核心負載獲取任務調度，可以指定親和性。

當用戶創建線程（進程）時，可以指定掛在到指定核心運行。當任務掛在到指定核心，那么該任務只能在該核心上運行。

當用戶創建線程（進程）時，沒有指定掛在到指定核心運行，將該任務掛載一個總任務隊列中，當某個核心調度空閑時，就從總任務隊列中獲取一個任務運行。運行完畢之后歸還給總任務隊列。

問題：

優點：根據每個核心的負載，均分整個系統的任務調度，提供了每個核心的利用率。

缺點：調度算法比較復雜

適用場景：

項目中不需要關心任務的具體運行到那個核心。

總結

上述的調度算法，只有第三種滿足：①公平共享；②可設置線程(進程)與CPU親和性；③線程（進程）遷移。

調度算法，第一種和第二種，只滿足三個條件的某一部分。

不用的調度適用于不同的場景，需要根據實際的需求選擇相應的調度算法。

審核編輯：湯梓紅