基本概念

cpu亲和性(affinity)

CPU的亲和性, 就是进程要在指定的 CPU 上尽量长时间地运行而不被迁移到其他处理器,也称为CPU关联性;再简单的点的描述就将指定的进程或线程绑定到相应的cpu上;在多核运行的机器上,每个CPU本身自己会有缓存,缓存着进程使用的信息,而进程可能会被OS调度到其他CPU上,如此,CPU cache命中率就低了,当绑定CPU后,程序就会一直在指定的cpu跑,不会由操作系统调度到其他CPU上,性能有一定的提高。

软亲和性(affinity)

就是进程要在指定的 CPU 上尽量长时间地运行而不被迁移到其他处理器,Linux 内核进程调度器天生就具有被称为 软 CPU 亲和性(affinity) 的特性,这意味着进程通常不会在处理器之间频繁迁移。这种状态正是我们希望的,因为进程迁移的频率小就意味着产生的负载小。

硬亲和性(affinity)

简单来说就是利用linux内核提供给用户的API,强行将进程或者线程绑定到某一个指定的cpu核运行。

相关函数

void CPU_ZERO (cpu_set_t *set)  /*这个宏对 CPU 集 set 进行初始化,将其设置为空集。*/
void CPU_SET (int cpu, cpu_set_t *set)  /*这个宏将 指定的 cpu 加入 CPU 集 set 中*/
void CPU_CLR (int cpu, cpu_set_t *set)  /*这个宏将 指定的 cpu 从 CPU 集 set 中删除。*/
int CPU_ISSET (int cpu, const cpu_set_t *set)  /*如果 cpu 是 CPU 集 set 的一员,这个宏就返回一个非零值(true),否则就返回零(false)。*/

进程与cpu的绑定

#include <sched.h>

int sched_setaffinity(pid_t pid, size_t cpusetsize, const cpu_set_t *mask);
int sched_getaffinity(pid_t pid, size_t cpusetsize, const cpu_set_t *mask);

代码示例:

#define _GNU_SOURCE
#include <sched.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h> /* sysconf( _SC_NPROCESSORS_CONF ) 查看cpu的个数;打印用%ld长整。
* sysconf( _SC_NPROCESSORS_ONLN ) 查看在使用的cpu个数;打印用%ld长整 */
int main(int argc, char **argv)
{
int cpus = 0;
int i = 0;
cpu_set_t mask;
cpu_set_t get; cpus = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);
printf("cpus: %d\n", cpus); CPU_ZERO(&mask); /* 初始化set集,将set置为空*/
CPU_SET(0, &mask); /* 依次将0、1、2、3号cpu加入到集合,前提是你的机器是多核处理器*/
CPU_SET(1, &mask);
CPU_SET(2, &mask);
CPU_SET(3, &mask); /*设置cpu 亲和性(affinity)*/
if (sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask) == -1) {
printf("Set CPU affinity failue, ERROR:%s\n", strerror(errno));
return -1;
}
usleep(1000); /* 让当前的设置有足够时间生效*/ /*查看当前进程的cpu 亲和性*/
CPU_ZERO(&get);
if (sched_getaffinity(0, sizeof(get), &get) == -1) {
printf("get CPU affinity failue, ERROR:%s\n", strerror(errno));
return -1;
} /*查看运行在当前进程的cpu*/
for(i = 0; i < cpus; i++) { if (CPU_ISSET(i, &get)) { /*查看cpu i 是否在get 集合当中*/
printf("this process %d of running processor: %d\n", getpid(), i);
}
}
sleep(10); //让程序停在这儿,方便top命令查看 return 0;
}

结果:

线程与cpu的绑定

#include <pthread.h>

int pthread_setaffinity_np(pthread_t thread, size_t cpusetsize, const cpu_set_t *cpuset);
int pthread_getaffinity_np(pthread_t thread, size_t cpusetsize, const cpu_set_t *cpuset);

代码示例:

#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sched.h> void *testfunc(void *arg)
{
int i, cpus = 0;
cpu_set_t mask;
cpu_set_t get; cpus = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);
printf("this system has %d processor(s)\n", cpus); CPU_ZERO(&mask);
for (i = 0; i < 4; i++) { /*将0、1、2、3添加到集合中*/
CPU_SET(i, &mask);
} /* 设置cpu 亲和性(affinity)*/
if (pthread_setaffinity_np(pthread_self(), sizeof(mask), &mask) < 0) {
fprintf(stderr, "set thread affinity failed\n");
} /* 查看cpu 亲和性(affinity)*/
CPU_ZERO(&get);
if (pthread_getaffinity_np(pthread_self(), sizeof(get), &get) < 0) {
fprintf(stderr, "get thread affinity failed\n");
} /* 查看当前线程所运行的所有cpu*/
for (i = 0; i < cpus; i++) {
if (CPU_ISSET(i, &get)) {
printf("this thread %d is running in processor %d\n", (int)pthread_self(), i);
}
}
sleep(3); //查看 pthread_exit(NULL);
} int main(int argc, char *argv[])
{
pthread_t tid;
if (pthread_create(&tid, NULL, (void *)testfunc, NULL) != 0) {
fprintf(stderr, "thread create failed\n");
return -1;
} pthread_join(tid, NULL);
return 0;
}

结果:

指定在哪个CPU上运行:

void *threadfunc(void *arg)
{
cpu_set_t mask; cpu_set_t mask;
int cpuid = 1;
CPU_ZERO(&mask);
CPU_SET(cpuid, &mask); /* 设置cpu 亲和性(affinity)*/
if (pthread_setaffinity_np(pthread_self(), sizeof(mask), &mask) < 0) {
fprintf(stderr, "set thread affinity failed\n");
}
}

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