Linux cpu亲和力

最近在对项目进行性能优化，由于在多核平台上，所以了解了些进程、线程绑定cpu核的问题，在这里将所学记录一下。

不管是线程还是进程，都是通过设置亲和性(affinity)来达到目的。对于[进程]的情况，一般是使用sched_setaffinity这个函数来实现，网上讲的也比较多，这里主要讲一下[线程]的情况。

与[进程]的情况相似，[线程]亲和性的设置和获取主要通过下面两个函数来实现：

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, cpu_set_t *cpuset);

从函数名以及参数名都很明了，唯一需要点解释下的可能就是cpu_set_t这个结构体了。这个结构体的理解类似于select中的fd_set，可以理解为cpu集，也是通过约定好的宏来进行清除、设置以及判断：

void CPU_ZERO (cpu_set_t *set);         //初始化，设为空
void CPU_SET (int cpu, cpu_set_t *set); //将某个cpu加入cpu集中
void CPU_CLR (int cpu, cpu_set_t *set); //将某个cpu从cpu集中移出
int CPU_ISSET (int cpu, const cpu_set_t *set); //判断某个cpu是否已在cpu集中设置了

cpu集可以认为是一个掩码，每个设置的位都对应一个可以合法调度的 cpu，而未设置的位则对应一个不可调度的 CPU。换而言之，线程都被绑定了，只能在那些对应位被设置了的处理器上运行。通常，掩码中的所有位都被置位了，也就是可以在所有的cpu中调度。

以下为测试代码：

#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sched.h>void *myfun(void *arg)
{cpu_set_t mask;cpu_set_t get;char buf[256];int i;int j;int num = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);printf("system has %d processor(s)\n", num);for (i = 0; i < num; i++) {CPU_ZERO(&mask);CPU_SET(i, &mask);if (pthread_setaffinity_np(pthread_self(), sizeof(mask), &mask) < 0) {fprintf(stderr, "set thread affinity failed\n");}CPU_ZERO(&get);if (pthread_getaffinity_np(pthread_self(), sizeof(get), &get) < 0) {fprintf(stderr, "get thread affinity failed\n");}for (j = 0; j < num; j++) {if (CPU_ISSET(j, &get)) {printf("thread %d is running in processor %d\n", (int)pthread_self(), j);}}j = 0;while (j++ < 100000000) {memset(buf, 0, sizeof(buf));}}pthread_exit(NULL);
}int main(int argc, char *argv[])
{pthread_t tid;if (pthread_create(&tid, NULL, (void *)myfun, NULL) != 0) {fprintf(stderr, "thread create failed\n");return -1;}pthread_join(tid, NULL);return 0;
}

这段代码将使myfun线程在所有cpu中，依次执行一段时间，在我的四核cpu上，执行结果为：

  system has 4 processor(s)        thread 1095604544 is running in processor 0        thread 1095604544 is running in processor 1        thread 1095604544 is running in processor 2        thread 1095604544 is running in processor 3

在一些嵌入式设备中，运行的进程线程比较单一，如果指定进程线程运行于特定的cpu核，减少进程、线程的核间切换，有可能可以获得更高的性能。