操作系统之CPU架构
1. CPU物理核
一个CPU处理器，一般有多个运行核心，把一个运行核心称为一个物理核，每个物理核都可以运行应用程序。每个物理核都拥有私有的一级缓存（简称L1 cache）,包括一级指令缓存（L1i cache）和一级数据缓存（L1d cache），一级私有的二级缓存（简称L2 cache）。
这里提到的物理核的私有缓存，其实是指缓存空间只能被当前的这个物理核使用，其他的物理核无法对这个核的缓存空间进行数据存取。以下是CPU物理核的架构。
当数据或指令保存到L1、L2缓存时，物理核访问他们的延迟不超过10纳秒，速度非常快。如果Redis把运行的指令或存取的数据保存在L1和L2缓存的话，就能高速访问这些指令和数据。但是L1、L2缓存的大小受限于处理器的制造技术，一般只有KB级别，存不了太多数据，如果L1、L2缓存中没有数据，应用程序就需要访问内存来获取数据。内存的访问延迟级别在百纳秒级别。是L1、L2缓存访问的10倍，不可避免会对性能产生影响。
因此，不同的物理核还会共享一个共同的三级缓存（简称L3 cache）。L3缓存使用的存储资源比较多，一般比较大，能达到几MB到几十MB。当L1、L2缓存中没有数据缓存时，可以访问L3,，尽可能避免访问内存。此外，现在主流的CPU处理器中，每个物理核通常会运行两个超线程，也叫作逻辑核。同一个物理核的逻辑核共享使用L1、L2缓存。 下图为物理核、逻辑核，以及L1、L2和L3缓存的关系。
2. 多CPU架构
在主流的服务器，一个CPU处理器会有10到20个物理核。同时为了提高服务器的处理能力，服务器通常还会有多个CPU处理器（也称为CPU Socket），每个处理器有自己的物理核（包括L1、L2缓存），L3缓存，以及连接的内存。同时不同处理器间通过总线连接。
下图为多CPU Socket的架构，图中有两个CPU Socket，每个Socket有两个物理核，通常，每个物理核内部有两个逻辑核。
在 CPU架构，应用程序可以在不同的处理器上运行。如上图，Redis可以先在Socket 1运行一段时间，然后再调度到Socket 2上运行。（注：CPU有天然的亲和性，通常进程不会再处理器之间频繁的迁移）。
如果应用程序先从Socket1上运行，并把数据保存到内存，然后调度到另一个Socket2上运行。此时应用程序再进行内存访问时，就需要访问之前Socket1上连接的内存。这种访问属于远端内存访问。和访问Socket直接的内存相比，远端内存访问会增加应用程序的延迟。
在多CPU架构下，一个应用程序访问所在Socket的本地内存和访问远端内存的延迟并不一致，把这个架构称为非同一内存访问架构（NUMA架构）。
3. lscpu命令
可以通过lscpu命令，了解CPU的架构是怎么样。
Architecture: x86_64 //架构
CPU op-mode(s): 32-bit, 64-bit
Byte Order: Little Endian
CPU(s): 2 //逻辑CPU个数
On-line CPU(s) list: 0,1
Thread(s) per core: 1 //每核超线程（逻辑核）数
Core(s) per socket: 2 //每个CPU（Socket）有几个物理核
Socket(s): 1 //CPU插槽数
NUMA node(s): 1
Vendor ID: GenuineIntel //CPU厂商id
CPU family: 6 //CPU序列
Model: 79 //型号
Model name: Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2680 v4 @ 2.40GHz //型号名称
Stepping: 1
CPU MHz: 2399.998 //CPU主频
BogoMIPS: 4799.99
Hypervisor vendor: VMware
Virtualization type: full
L1d cache: 32K //一级数据缓存大小
L1i cache: 32K //一级指令缓存大小
L2 cache: 256K //二级缓存大小
L3 cache: 35840K //三级缓存大小
NUMA node0 CPU(s): 0,1
Socket就是主板上插cpu的槽的数目，也就是可以插入的物理CPU的个数。
core就是我们平时说的“核“，每个物理CPU可以双核，四核等等。
thread就是每个core的硬件线程数，即超线程（或为逻辑核）。
CPU为逻辑CPU，其数量为 ：Socket * Core * Thread。
如上面例子：逻辑CPU为2个，拥有1个Socket，每个Socker各2个Core，每个Core各1个Thread。CPU(s) = 1 * 2 * 1= 2
4. 参考资料
1） 为什么CPU结构也会影响Redis的性能？《Redis核心技术与实践》——极客时间
2）linux下把进程/线程绑定到特定cpu核上运行 blog.csdn.net/guotianqing…
3）lscpu命令详解 www.cnblogs.com/machangwei-…
通过vmstat 可以查看整个系统的上下文切换，通过pidstat -w 可以看到每个进程的上下文切换。
