什麼是超線程？
超線程是英特爾所研發的一種技術，於2002年發佈。超線程的英文是HT技術，全名爲Hyper-Threading，中文又名超線程。超線程技術原先只應用於Xeon處理器中，當時稱爲Super-Threading。之後陸續應用在Pentium 4中，將技術主流化。早期代號爲Jackson。
超線程工作原理是什麼？
“超線程”是通過採用特殊的硬件指令，可以把兩個邏輯內核模擬成兩個物理超線程芯片，在單處理器中實現線程級的並行計算，同時在相應的軟硬件的支持下大幅度的提高運行效能，從而實現在單處理器上模擬雙處理器的效能。其實，從實質上說，超線程是一種可以將CPU內部暫時閒置處理資源充分“調動”起來的技術。
超線程感知調度優化算法
(1)共享運行隊列
在對稱多處理SMP(Symmetrical Multi-Processing)環境中，)調度器爲每個CPU分配了一個運行隊列，避免了多CPU共用一個運行隊列帶來的資源競爭。Linux會將超線程CPU中的兩個邏輯CPU視爲SMP的兩個獨立CPU，各維持一個運行隊列。但是這兩個邏輯CPU共享cache等資源，沒有體現超線程CPU的特性。因此引入了共享運行隊列的概念。HT-aware
scheduler patch在運行隊列struct runqueue結構中增加了nr_cpu和cpu兩個屬性，nr_cpu記錄物理CPU中的邏輯CPU數目，CPU則指向同屬CPU(同一個物理CPU上的另一個邏輯CPU)的運行隊列，在Linux中通過調用sched_map_runqueue(
)函數實現兩個邏輯CPU的運行隊列的合併。sched_map_runqueue( )首先會查詢系統的CPU隊列，通過phys_proc_id(記錄邏輯CPU所屬的物理CPU的ID)判斷當前CPU的同屬邏輯CPU。如果找到同屬邏輯CPU，則將當前CPU運行隊列的cpu屬性指向同屬邏輯CPU的運行隊列。
(2)支持“被動的”負載均衡
用中斷驅動的均衡操作必須針對各個物理CPU，而不是各個邏輯CPU。現有的調度程序不會將這種情形認爲是“失衡的”。在調度程序看來，似乎是第一個物理處理器上的兩個CPU運行1-1任務，而第二個物理處理器上的兩個CPU運行0-0任務。
在2.6.0版之前，Linux只有通過load_balance(
)函數才能進行CPU之間負載均衡。當某個CPU負載過輕而另一個CPU負載較重時，系統會調用load_balance(
)函數從重載CPU上遷移線程到負載較輕的CPU上。只有系統最繁忙的CPU的負載超過當前CPU負載的25% 時才進行負載平衡。找到最繁忙的CPU(源CPU)之後，確定需要遷移的線程數爲源CPU負載與本CPU負載之差的一半,然後按照從expired 隊列到active 隊列、從低優先級線程到高優先級線程的順序進行遷移。
在超線程系統中進行負載均衡時，如果也是將邏輯CPU等同於SMP環境中的單個CPU進行調度，則可能會將線程遷移到同一個物理CPU的兩個邏輯CPU上，從而導致物理CPU的負載過重。
在2.6.0版之後，Linux開始支持NUMA(Non-Uniform
Memory Access Architecture)體系結構。進行負載均衡時除了要考慮單個CPU的負載，還要考慮NUMA下各個節點的負載情況。
Linux的超線程調度借鑑NUMA的算法，將物理CPU當作NUMA中的一個節點，並且將物理CPU中的邏輯CPU映射到該節點，通過運行隊列中的node_nr_running屬性記錄當前物理CPU的負載情況。
Linux通過balance_node( )函數進行物理CPU之間的負載均衡。物理CPU間的負載平衡作爲rebalance_tick(
)函數中的一部分在load_balance( )之前啓動，避免了出現一個物理CPU運行1-1任務，而第二個物理CPU運行0-0任務的情況。balance_node(
)函數首先調用find_
busiest_node( )找到系統中最繁忙的節點，然後在該節點和當前CPU組成的CPU集合中進行load_balance(
)，把最繁忙的物理CPU中的線程遷移到當前CPU上。之後rebalance_tick(
)函數再調用load_balance(工作集爲當前的物理CPU中的所有邏輯CPU)進行邏輯CPU之間的負載均衡。
(3)支持“主動的”負載均衡
當一個邏輯CPU 變成空閒時，可能造成一個物理CPU的負載失衡。例如：系統中有兩個物理CPU，一個物理CPU上運行一個任務並且剛剛結束，另一個物理CPU上正在運行兩個任務，此時出現了一個物理CPU空閒而另一個物理CPU忙的現象。
Linux中通過active_load_balance( )函數進行主動的負載均衡，active_load_balance(
)函數用於在所有的邏輯CPU中查詢該CPU的忙閒情況。如果發現由於超線程引起的負載不平衡(一個物理CPU的兩個邏輯CPU都空閒，另一個物理CPU的兩個邏輯CPU都在運行兩個線程)，則喚醒一個需要遷移的線程，將它從一個忙的物理CPU遷移到一個空閒的物理CPU上。
active_load_balance( )通過調用cpu_rq( )函數得到每一個邏輯CPU上的運行隊列。如果運行隊列上的當前運行線程爲idle線程，則說明當前邏輯CPU爲空閒；如果發現一個物理CPU兩個邏輯CPU都爲空閒，而另一個物理CPU中的兩個邏輯CPU的運行隊列爲繁忙的情況，則說明存在超線程引起的負載不均衡。這時當前CPU會喚醒遷移服務線程(migration_thread)來完成負載均衡的線程遷移。
(4)支持超線程感知的任務挑選
在超線程處理器中，由於cache資源爲兩個邏輯處理器共享，因此調度器在選取一個新任務時，必須確保同組的任務儘量共享一個物理CPU，從而減少cache失效的開銷，提高系統的性能。而傳統的調度器只是簡單地爲邏輯CPU選取一個任務，沒有考慮物理CPU的影響。
嵌入式進行線程切換時會調用schedule( )函數進行具體的操作。如果沒有找到合適的任務schedule()函數，則會調度idle線程在當前CPU上運行。在超線程環境中Linux調度idle線程運行之前會查詢其同屬CPU的忙閒狀況。如果同屬CPU上有等待運行的線程，則會調用一次load_balance(
)函數在兩個同屬CPU之間作一次負載均衡，將等待運行的線程遷移到當前CPU上，保證優先運行同屬CPU上的任務。
(5)支持超線程感知的CPU喚醒
傳統的調度器只知道當前CPU，而不知道同屬的邏輯CPU。在超線程環境下，一個邏輯CPU正在執行任務時，其上的一個線程被喚醒了，此時，如果它的同屬邏輯CPU是空閒的，則應該在同屬邏輯CPU上運行剛剛喚醒的任務。
嵌入式通過wake_up_cpu( )函數實現CPU喚醒，在try_o_wakeup、pull_task、move_task_away加入了wake_up_cpu(
)函數的相應調用點。wake_up_cpu()首先查詢當前CPU是不是空閒的，如果當前CPU爲空閒，則調用resched_cpu(
)函數啓動調度器，將喚醒的線程調度到當前CPU執行；否則查找其同屬邏輯CPU。如果同屬邏輯CPU是空閒的，則將喚醒的線程調度到同屬邏輯CPU上執行；否則比較喚醒的線程和當前CPU上運行的線程的優先級。如果喚醒的線程的優先級高，或者優先級相等但是時間片多，則進行線程切換，在當前CPU上調度執行喚醒的線程。如果上述條件都不滿足，最後比較喚醒的線程和當前CPU的同屬邏輯CPU上運行的線程的優先級，如果喚醒的線程的優先級高，或者優先級相等但是時間片多，則在同屬邏輯CPU上調度執行喚醒的線程。