Linux中线程与CPU核的绑定

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：
//初始化，设为空
void CPU_ZERO (cpu_set_t *set);
//将某个cpu加入cpu集中
void CPU_SET (int cpu, cpu_set_t *set);
//将某个cpu从cpu集中移出
void CPU_CLR (int cpu, cpu_set_t *set);
//判断某个cpu是否已在cpu集中设置了
int CPU_ISSET (int cpu, const cpu_set_t *set);
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：
点击(此处)折叠或打开
#define _GNU_SOURCE
#include
#include
#include
#include
#include
#include

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。
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在服务器上，我们经常会有多个CPU的情况，而此时如果把进程都绑定在一个CPU上，那么对资源太多浪费了，下面的代码就实现了如何将程序绑定在不同的cpu上。传入参数代表绑定第几个cpu（从0开始计算）

//cpu_test.cpp
#include
#include
#include
#include
#include
//#define __USE_GNU
#include
#include
#include
int main(int argc, char* argv[])
{
int num = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);
int created_thread = 0;
int myid;
int i;
int j = 0;
cpu_set_t mask;
cpu_set_t get;
if (argc != 2)
{
printf(“usage : ./cpu num\n”);
exit(1);
}
myid = atoi(argv[1]);
printf(“system has %i processor(s). \n”, num);
CPU_ZERO(&mask);
CPU_SET(myid, &mask);
if (sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask) == -1)
{
printf(“warning: could not set CPU affinity, continuing…\n”);
}
while (1)
{
usleep(10000);
CPU_ZERO(&get);
if (sched_getaffinity(0, sizeof(get), &get) == -1)
{
printf(“warning: cound not get cpu affinity, continuing…\n”);
}
for (i = 0; i < num; i++)
{
if (CPU_ISSET(i, &get))
{
printf(“this process %d is running processor : %d\n”,getpid(), i);
}
}
}
return 0;
}
//g++ cpu_test.cpp -o cpu_test