关于《编程之美》CPU曲线控制例子的探讨
上个月到福州路“扫”书店，本来想买几本敏捷和TDD的书，确意外发现了《编程之美》这本书。一开始被吸引是因为书名下面的副标题：微软面试。。。。，因为2005年毕业的时候曾有一次失败的微软面试，所以抱着事后看客的心态拿起来翻翻，这一翻就决定立刻买下这本书。从第一章开始，每一章的例子都很吸引我，虽然有一些题目早知道解法，但看到有更巧妙的方法时还是忍不住击节，要是但是面试的时候能先看看这本书就好了，嘿嘿。夸归夸，缺点还是要提的，本书的勘误之多也是出类拔萃的，拿到书时就看到里面夹了一张勘误表，当时没在意，到看的时候就发现不对劲了，上网一查，原来还有一张更长的勘误表，呵呵。
书中第9页给出了一个能够根据系统性能动态自适应的解法，就是那个MakeUsage()函数，原文代码清单如下：
// C# code
static void MakeUsage(float level)
{
PerformanceCounter p = new PerformanceCounter("Processor","% Processor Time", "_Total");
while(true)
{
if(p.NextValue() > level)
System.Threading.Thread.Sleep(10);
}
}
勘误表中对这个函数也没有修改，只是增加了对p是否有效的判断
if(p==NULL)
{
Return;
}
书上说上面的解法能够处理各种CPU使用率参数，不过看起来好像不对劲，“_Total”参数表示那个PerformanceCounter p的值应该是当前系统中所有CPU的占用时间，是一个long型整数，如果当前系统idle时间是96％的话，这个PerformanceCounter p的值就应该是4。代码的本意是当CPU占用小于level时通过循环提高CPU占用时间，当CPU占用超过level时，就Sleep(10)。不过从代码上看应该是起不到应有的效果，因为只要一个循环就可能将CPU的占用提高到100，而Sleep(10)时CPU的占用是0，最终的结果应该只在50和100两个使用率上是准确的。我手上没有合适的C#编译器，不过我用C++改写了这个函数：
LPCTSTR CounterName = _T("\\Processor(0)\\% Processor Time");
void MakeUsage(long percent)
{
if(percent < 0 || percent > 100)
return;
CPdhQuery query;
CPdhCounter counter(CounterName);
query.OpenH(NULL);
query.Add(counter);
PDH_FMT_COUNTERVALUE fv;
while(true)
{
query.Collect();
counter.GetFormattedValue(PDH_FMT_LONG, fv);
//_tprintf(_T("cpu time %d\n"), fv.longValue);
if(fv.longValue > percent)
Sleep(10);
}
query.Remove(counter);
query.Close();
}
Processor我用了0号processor，因为我写这个代码用的机器只有一个单核CPU。如果改成：
LPCTSTR CounterName = _T("\\Processor(_Total)\\% Processor Time");
效果是一样的。CPdhQuery类和CPdhCounter类用的是PJ Naughter的代码，可以从http://www.naughter.com/下载CPdh类。我测试的结果如果percent是100，则CPU占用可以稳定在100，对于其它值都是稳定在50左右，也就是说percent参数是无效的，不知道C#的结果如何，有时间再试一下。
另外，所有的例子都是使用Sleep释放CPU占用，但是从 Windows NT（包括2K和XP） 里获得的时间戳（Timestamp），其最高精度为 10 到 15 毫秒，具体是多少视你机器上的硬件时钟决定，可以用下面一段函数查看你的Windows所能提供的时钟精度：
SYSTEMTIME st;
while(TRUE)
{
::GetSystemTime(&st);
_tprintf(_T("Current Time : %02d:%02d:%02d.%03d\n"),
st.wHour, st.wMinute, st.wSecond, st.wMilliseconds);
}
这是在某台单核处理的机器上输出结果是：
Current Time : 14:57:49.314
Current Time : 14:57:49.314
Current Time : 14:57:49.314
Current Time : 14:57:49.314
Current Time : 14:57:49.324
Current Time : 14:57:49.324
Current Time : 14:57:49.324
Current Time : 14:57:49.324
Current Time : 14:57:49.324
Current Time : 14:57:49.324
Current Time : 14:57:49.324
Current Time : 14:57:49.324
Current Time : 14:57:49.324
Current Time : 14:57:49.324
Current Time : 14:57:49.334
Current Time : 14:57:49.334
可见，不管循环有多快，这个系统能够提供的精度是10ms，也就是系统时间更新频率是10ms一次，（如果是多核处理器，别忘了调用SetProcessAffinityMask）很多API都依赖于这样一个10ms精度的系统时间，包括Sleep函数，所以想要Sleep函数提供ms级别的精度是不现实的。
书中对多核CPU没有给出实际的例子，不过结合SetThreadAffinityMask和GetProcessorInfo可以很容易实现，就是对每个CPU启动一个线程，然后在线程内调用SetThreadAffinityMask：
#define CPU_BIT_MASK 0x00000001
DWORD mask = CPU_BIT_MASK < cpu_no;
SetThreadAffinityMask(GetCurrentThread(), mask);
其中cpu_no是CPU编号，从0开始。
书中第9页给出了一个能够根据系统性能动态自适应的解法，就是那个MakeUsage()函数，原文代码清单如下：
// C# code
static void MakeUsage(float level)
{
PerformanceCounter p = new PerformanceCounter("Processor","% Processor Time", "_Total");
while(true)
{
if(p.NextValue() > level)
System.Threading.Thread.Sleep(10);
}
}
勘误表中对这个函数也没有修改，只是增加了对p是否有效的判断
if(p==NULL)
{
Return;
}
书上说上面的解法能够处理各种CPU使用率参数，不过看起来好像不对劲，“_Total”参数表示那个PerformanceCounter p的值应该是当前系统中所有CPU的占用时间，是一个long型整数，如果当前系统idle时间是96％的话，这个PerformanceCounter p的值就应该是4。代码的本意是当CPU占用小于level时通过循环提高CPU占用时间，当CPU占用超过level时，就Sleep(10)。不过从代码上看应该是起不到应有的效果，因为只要一个循环就可能将CPU的占用提高到100，而Sleep(10)时CPU的占用是0，最终的结果应该只在50和100两个使用率上是准确的。我手上没有合适的C#编译器，不过我用C++改写了这个函数：
LPCTSTR CounterName = _T("\\Processor(0)\\% Processor Time");
void MakeUsage(long percent)
{
if(percent < 0 || percent > 100)
return;
CPdhQuery query;
CPdhCounter counter(CounterName);
query.OpenH(NULL);
query.Add(counter);
PDH_FMT_COUNTERVALUE fv;
while(true)
{
query.Collect();
counter.GetFormattedValue(PDH_FMT_LONG, fv);
//_tprintf(_T("cpu time %d\n"), fv.longValue);
if(fv.longValue > percent)
Sleep(10);
}
query.Remove(counter);
query.Close();
}
Processor我用了0号processor，因为我写这个代码用的机器只有一个单核CPU。如果改成：
LPCTSTR CounterName = _T("\\Processor(_Total)\\% Processor Time");
效果是一样的。CPdhQuery类和CPdhCounter类用的是PJ Naughter的代码，可以从http://www.naughter.com/下载CPdh类。我测试的结果如果percent是100，则CPU占用可以稳定在100，对于其它值都是稳定在50左右，也就是说percent参数是无效的，不知道C#的结果如何，有时间再试一下。
另外，所有的例子都是使用Sleep释放CPU占用，但是从 Windows NT（包括2K和XP） 里获得的时间戳（Timestamp），其最高精度为 10 到 15 毫秒，具体是多少视你机器上的硬件时钟决定，可以用下面一段函数查看你的Windows所能提供的时钟精度：
SYSTEMTIME st;
while(TRUE)
{
::GetSystemTime(&st);
_tprintf(_T("Current Time : %02d:%02d:%02d.%03d\n"),
st.wHour, st.wMinute, st.wSecond, st.wMilliseconds);
}
这是在某台单核处理的机器上输出结果是：
Current Time : 14:57:49.314
Current Time : 14:57:49.314
Current Time : 14:57:49.314
Current Time : 14:57:49.314
Current Time : 14:57:49.324
Current Time : 14:57:49.324
Current Time : 14:57:49.324
Current Time : 14:57:49.324
Current Time : 14:57:49.324
Current Time : 14:57:49.324
Current Time : 14:57:49.324
Current Time : 14:57:49.324
Current Time : 14:57:49.324
Current Time : 14:57:49.324
Current Time : 14:57:49.334
Current Time : 14:57:49.334
可见，不管循环有多快，这个系统能够提供的精度是10ms，也就是系统时间更新频率是10ms一次，（如果是多核处理器，别忘了调用SetProcessAffinityMask）很多API都依赖于这样一个10ms精度的系统时间，包括Sleep函数，所以想要Sleep函数提供ms级别的精度是不现实的。
书中对多核CPU没有给出实际的例子，不过结合SetThreadAffinityMask和GetProcessorInfo可以很容易实现，就是对每个CPU启动一个线程，然后在线程内调用SetThreadAffinityMask：
#define CPU_BIT_MASK 0x00000001
DWORD mask = CPU_BIT_MASK < cpu_no;
SetThreadAffinityMask(GetCurrentThread(), mask);
其中cpu_no是CPU编号，从0开始。
