Linux中線程與CPU核的綁定

最近在對項目進行性能優化，由於在多核平台上，所以了解了些進程、線程綁定cpu核的問題，在這里將所學記錄一下。

    不管是線程還是進程，都是通過設置親和性(affinity)來達到目的。對於進程的情況，一般是使用sched_setaffinity這個函數來實現，網上講的也比較多，這里主要講一下線程的情況。

    與進程的情況相似，線程親和性的設置和獲取主要通過下面兩個函數來實現：

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 );

    從函數名以及參數名都很明了，唯一需要點解釋下的可能就是cpu_set_t這個結構體了。這個結構體的理解類似於select中的fd_set，可以理解為cpu集，也是通過約定好的宏來進行清除、設置以及判斷：

//初始化，設為空

      void CPU_ZERO (cpu_set_t *set); 

      //將某個cpu加入cpu集中 

       void CPU_SET (int cpu, cpu_set_t *set); 

       //將某個cpu從cpu集中移出 

       void CPU_CLR (int cpu, cpu_set_t *set); 

       //判斷某個cpu是否已在cpu集中設置了 

       int CPU_ISSET (int cpu, const cpu_set_t *set); 

       cpu集可以認為是一個掩碼，每個設置的位都對應一個可以合法調度的 cpu，而未設置的位則對應一個不可調度的 CPU。換而言之，線程都被綁定了，只能在那些對應位被設置了的處理器上運行。通常，掩碼中的所有位都被置位了，也就是可以在所有的cpu中調度。       

      以下為測試代碼：

點擊(此處)折疊或打開

#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;
}

       這段代碼將使myfun線程在所有cpu中依次執行一段時間，在我的四核cpu上，執行結果為   ：

       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 

       在一些嵌入式設備中，運行的進程線程比較單一，如果指定進程線程運行於特定的cpu核，減少進程、線程的核間切換，有可能可以獲得更高的性能。