编程之美中CPU运行曲线题目(多核版本)

昨天完成了编程之美中的控制CPU运行曲线的题目，如果CPU为多核，导致其使用率最多只能用到某单核的100%，，而且可能会存在程序在核间转移等情况，所以针对多核需要一个单独的版本。有如下几点：

1）由于Python中GIL的存在，因此其多线程版本可能无效，而多进程则容易将不同进程分配到不同核上，容易一致；

2）每个核上直接启动一个单核版本程序是不行的，如果启动时间有误差或者中间执行误差，会导致不同步，因此需要在中间过程中一直同步；

如下是完成的代码，主进程仍然采用单核版本同步，其在计算使用率时将该值通过queue传递给其他进程进行同步。

"""
控制CPU使用曲线（多核版本）
"""
import timeit
import time
import os
import multiprocessing
import math

def run_cpu():
"""
消耗CPU运算时执行的程序
"""
x = [_ for _ in range(RUN_RANGE_NUMBER)]

def idle_cpu():
"""
保持CPU处于IDLE的Sleep程序
"""
time.sleep(SLEEP_TIME)

TEST_TIME_NUMBERS = 100
RUN_RANGE_NUMBER = 100000
SLEEP_TIME = timeit.timeit("run_cpu()", setup="from "+__name__+" import run_cpu", number=TEST_TIME_NUMBERS)/TEST_TIME_NUMBERS
print("测试运行100次，每次执行时间为：{}S".format(SLEEP_TIME))

def run_for_1s(percent):
"""
1s中按照percent比例分别执行程序或者休眠
"""
all_times = 0.33 / SLEEP_TIME
cpu_times = all_times * percent / 100

for _ in range(3):
for i in range(int(all_times)):
if i < cpu_times:
run_cpu()
else:
idle_cpu()

def run_sin(queues):
"""
使用sin函数
"""
i = 0
while True:
i = i + 1
use_age = 50 + math.sin(i/5)*50
for q in queues:
q.put(use_age)
run_for_1s(use_age)

def run_second_process(queue, sleep_time):
"""
其他核的执行函数
"""
all_times = 1 / sleep_time

while True:
percent = queue.get()
cpu_times = all_times * percent / 100

for i in range(int(cpu_times)):
run_cpu()

def main():
core_num = os.cpu_count()
queues = []
if core_num:
for i in range(core_num-1):
q = multiprocessing.Queue()
queues.append(q)
p = multiprocessing.Process(target=run_second_process, args=(q, SLEEP_TIME))
p.start()
run_sin(queues)

if __name__ == '__main__':
main()

结果如下，注意在windows环境下使用multiprocessing库需要使用命令行执行，用IDLE执行是不行的。