CPU Affinity (CPU親合力)

CPU親合力就是指在Linux系統中能夠將一個或多個進程綁定到一個或多個處理器上運行.

一個進程的CPU親合力掩碼決定了該進程將在哪個或哪幾個CPU上運行.在一個多處理器系統中,設置CPU親合力的掩碼可能會獲得更好的性能.

 

一個CPU的親合力掩碼用一個cpu_set_t結構體來表示一個CPU集合,下面的幾個宏分別對這個掩碼集進行操作:

   ·CPU_ZERO() 清空一個集合

   ·CPU_SET()與CPU_CLR()分別對將一個給定的CPU號加到一個集合或者從一個集合中去掉.

   ·CPU_ISSET()檢查一個CPU號是否在這個集合中.

下面兩個函數就是用來設置獲取線程CPU親和力狀態:
    ·sched_setaffinity(pid_t pid, unsigned int cpusetsize, cpu_set_t *mask)
      該函數設置進程為pid的這個進程,讓它運行在mask所設定的CPU上.如果pid的值為0,則表示指定的是當前進程,使當前進程運行在mask所設定的那些CPU上.第二個參數cpusetsize是mask所指定的數的長度.通常設定為sizeof(cpu_set_t).如果當前pid所指定的進程此時沒有運行在mask所指定的任意一個CPU上,則該指定的進程會從其它CPU上遷移到mask的指定的一個CPU上運行.
    ·sched_getaffinity(pid_t pid, unsigned int cpusetsize, cpu_set_t *mask)
      該函數獲得pid所指示的進程的CPU位掩碼,並將該掩碼返回到mask所指向的結構中.即獲得指定pid當前可以運行在哪些CPU上.同樣,如果pid的值為0.也表示的是當前進程.

 

cpu_set_t的定義

# define __CPU_SETSIZE 1024
# define __NCPUBITS (8 * sizeof (__cpu_mask))
typedef unsigned long int __cpu_mask;
# define __CPUELT(cpu) ((cpu) / __NCPUBITS)
# define __CPUMASK(cpu) ((__cpu_mask) 1 << ((cpu) % __NCPUBITS))
typedef struct
{
__cpu_mask __bits[__CPU_SETSIZE / __NCPUBITS];
} cpu_set_t;

# define __CPU_ZERO(cpusetp) \
do { \
unsigned int __i; \
cpu_set_t *__arr = (cpusetp); \
for (__i = 0; __i < sizeof (cpu_set_t) / sizeof (__cpu_mask); ++__i) \
__arr->__bits[__i] = 0; \
} while (0)
# define __CPU_SET(cpu, cpusetp) \
((cpusetp)->__bits[__CPUELT (cpu)] |= __CPUMASK (cpu))
# define __CPU_CLR(cpu, cpusetp) \
((cpusetp)->__bits[__CPUELT (cpu)] &= ~__CPUMASK (cpu))
# define __CPU_ISSET(cpu, cpusetp) \
(((cpusetp)->__bits[__CPUELT (cpu)] & __CPUMASK (cpu)) != 0)

 

上面幾個宏與函數的具體用法:

cpu.c
 
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/sysinfo.h>
#include<unistd.h>

#define __USE_GNU
#include<sched.h>
#include<ctype.h>
#include<string.h>

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)
        {

                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;
}

 

下面是在兩個終端分別執行了./cpu 0 ./cpu 2 后得到的結果. 效果比較明顯.

QUOTE:
 
Cpu0  :  5.3%us,  5.3%sy,  0.0%ni, 87.4%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  2.0%si,  0.0%st
Cpu1  :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Cpu2  :  5.0%us, 12.2%sy,  0.0%ni, 82.8%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Cpu3  :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Cpu4  :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni, 99.7%id,  0.3%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Cpu5  :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Cpu6  :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Cpu7  :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st

在我的機器上sizeof(cpu_set_t)的大小為128,即一共有1024位.第一位代表一個CPU號.某一位為1則表示某進程可以運行在該位所代表的cpu上.

例如CPU_SET(1, &mask); 

則mask所對應的第2位被設置為1.
此時如果printf("%d\n", mask.__bits[0]);就打印出2.表示第2位被置為1了.
具體我是參考man sched_setaffinity文檔中的函數的.
然后再參考了一下IBM的 developerWorks上的一個講解.