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lscpu 物理CPUやら論理CPUやらCPUトポロジーまで

2022/10/19に公開

lscpuでCPU情報を取得しましょう

CPU(s):論理CPU = (Thread per core) * (Core per socket) * (Socket)

Thread(s) per core: 1物理コアあたりの論理コア数 各物理コアがいくつの論理コアに相当するかを確認できます(値が2であれば、CPUはハイパースレッド化されていることになります)。

Core(s) per socket: 1CPUあたりの物理コア数 各物理CPUは1つ以上の物理コアを持つことができる

Socket(s):物理CPU マザーボードに実際に挿入されているCPUの数

$ LANG=C lscpu
Architecture:                    x86_64
CPU op-mode(s):                  32-bit, 64-bit
Byte Order:                      Little Endian
Address sizes:                   46 bits physical, 48 bits virtual
CPU(s):                          72
On-line CPU(s) list:             0-71
Thread(s) per core:              2
Core(s) per socket:              18
Socket(s):                       2
NUMA node(s):                    2
Vendor ID:                       GenuineIntel
CPU family:                      6
Model:                           79
Model name:                      Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2697 v4 @ 2.30GHz
Stepping:                        1
CPU MHz:                         1199.396
CPU max MHz:                     3600.0000
CPU min MHz:                     1200.0000
BogoMIPS:                        4589.42
Virtualization:                  VT-x
L1d cache:                       1.1 MiB
L1i cache:                       1.1 MiB
L2 cache:                        9 MiB
L3 cache:                        90 MiB
NUMA node0 CPU(s):               0-17,36-53
NUMA node1 CPU(s):               18-35,54-71
Flags:                           fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat p
                                 se36 clflush dts acpi mmx fxsr sse sse2 ss ht tm pbe syscall nx pdp
                                 e1gb rdtscp lm constant_tsc arch_perfmon pebs bts rep_good nopl xto
                                 pology nonstop_tsc cpuid aperfmperf pni pclmulqdq dtes64 monitor ds
                                 _cpl vmx smx est tm2 ssse3 sdbg fma cx16 xtpr pdcm pcid dca sse4_1 
                                 sse4_2 x2apic movbe popcnt tsc_deadline_timer aes xsave avx f16c rd
                                 rand lahf_lm abm 3dnowprefetch cpuid_fault epb cat_l3 cdp_l3 invpci
                                 d_single pti intel_ppin ssbd ibrs ibpb stibp tpr_shadow vnmi flexpr
                                 iority ept vpid ept_ad fsgsbase tsc_adjust bmi1 hle avx2 smep bmi2 
                                 erms invpcid rtm cqm rdt_a rdseed adx smap intel_pt xsaveopt cqm_ll
                                 c cqm_occup_llc cqm_mbm_total cqm_mbm_local dtherm ida arat pln pts
                                  md_clear flush_l1d

論理CPUは72。ちゃんと合っていますね。
72 = 2 * 18 * 2

lscpu(util-linuxパッケージ)のソースを読んでみた。
基本情報(cpu family, model, CPU part, model nameなど)は/proc/cpuinfoから取得している。

以下はそれぞれ取得している。カーネル変数から取得しているかと思ったら違った。
CPU(s): /sys/devices/system/cpu/present
On-line CPU(s) list: /sys/devices/system/cpu/online
Thread(s) per core: /sys/devices/system/cpu/cpu[N]/topology/thread_siblings 計算して求める
Socket(s): /sys/devices/system/cpu/cpu[N]/topology/core_siblings 計算して求める

$ls /sys/devices/system/cpu
cpu0   cpu16  cpu23  cpu30  cpu38  cpu45  cpu52  cpu6   cpu67  cpufreq       offline
cpu1   cpu17  cpu24  cpu31  cpu39  cpu46  cpu53  cpu60  cpu68  cpuidle       online
cpu10  cpu18  cpu25  cpu32  cpu4   cpu47  cpu54  cpu61  cpu69  hotplug       possible
cpu11  cpu19  cpu26  cpu33  cpu40  cpu48  cpu55  cpu62  cpu7   intel_pstate  power
cpu12  cpu2   cpu27  cpu34  cpu41  cpu49  cpu56  cpu63  cpu70  isolated      present
cpu13  cpu20  cpu28  cpu35  cpu42  cpu5   cpu57  cpu64  cpu71  kernel_max    smt
cpu14  cpu21  cpu29  cpu36  cpu43  cpu50  cpu58  cpu65  cpu8   microcode     uevent
cpu15  cpu22  cpu3   cpu37  cpu44  cpu51  cpu59  cpu66  cpu9   modalias      vulnerabilities

$ cat /sys/devices/system/cpu/present
0-71
$ cat /sys/devices/system/cpu/online
0-71

Socket(s) と Thread(s) per coreの求め方を見ていきます。
論理CPUの数だけぶん回して /sys/devices/system/cpu/cpu[N]/topology/core_siblings
の値を取得します。
見ると"00,003ffff0,0003ffff" と "ff,ffc0000f,fffc0000"の2種類しかありません。
つまりソケット数Socket(s)が2個ということになります。
Thread(s) per coreも同じ仕組みで取得しています

$ grep . /sys/devices/system/cpu/cpu*/topology/core_siblings | tr : \\t | sed 's,^,    ,'
    /sys/devices/system/cpu/cpu0/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu1/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu10/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu11/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu12/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu13/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu14/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu15/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu16/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu17/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu18/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu19/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu2/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu20/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu21/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu22/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu23/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu24/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu25/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu26/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu27/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu28/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu29/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu3/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu30/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu31/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu32/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu33/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu34/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu35/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu36/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu37/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu38/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu39/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu4/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu40/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu41/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu42/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu43/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu44/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu45/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu46/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu47/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu48/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu49/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu5/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu50/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu51/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu52/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu53/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu54/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu55/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu56/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu57/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu58/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu59/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu6/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu60/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu61/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu62/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu63/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu64/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu65/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu66/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu67/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu68/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu69/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu7/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu70/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu71/topology/core_siblings	ff,ffc0000f,fffc0000
    /sys/devices/system/cpu/cpu8/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff
    /sys/devices/system/cpu/cpu9/topology/core_siblings	00,003ffff0,0003ffff

C言語をイメージで書きます。

sys-linux/lscpu.c
read_topology() {
	//ソケット数カウント
	fopen("/sys/devices/system/cpu/cpu[N]/topology/core_siblings");
	if(新規なら) {
		nsocket++;
	}
	
	//スレッド数カウント
	fopen("/sys/devices/system/cpu/cpu[N]/topology/thread_siblings");
	if(新規なら) {
		nthreads++;
	}
	
}

for (i = 0; i < desc->ncpuspos; i++) { //論理CPUの数だけループ
	read_topology(desc, i);
}

CPU TOPOLOGYというそうです。
/Documentation / cputopology.txtからの抜粋です。
2) /sys/devices/system/cpu/cpuX/topology/core_id:
cpuX の CPU コア ID。通常、これはハードウェアプラットフォームの
識別子です(カーネルのではありません)。 実際の値は
アーキテクチャとプラットフォームに依存します。

  1. /sys/devices/system/cpu/cpuX/topology/thread_siblings:
    cpuXと同じコアにあるcpuXのハードウェアスレッドの内部カーネルマップ。
sudo apt install numactl hwloc
$ numactl --hardware
available: 2 nodes (0-1)
node 0 cpus: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53
node 0 size: 64320 MB
node 0 free: 62635 MB
node 1 cpus: 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71
node 1 size: 64500 MB
node 1 free: 62422 MB

$lstopo

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