Linux進程或線程綁定到CPU

為了讓程序擁有更好的性能，有時候需要將進程或線程綁定到特定的CPU，這樣可以減少調度的開銷和保護關鍵進程或線程。

進程綁定到CPU

Linux提供一個接口，可以將進程綁定到特定的CPU：

#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, cpu_set_t *mask);

參數

pid：進程的id號，如果pid為0，則表示本進程

cpusetsize：mask的大小

mask：運行進程的CPU，可以通過以下函數操作mask

#define CPU_SET(cpu, cpusetp) //設置cpu

#define CPU_CLR(cpu, cpusetp) //刪除cpu

#define CPU_ISSET(cpu, cpusetp) //判斷cpu

#define CPU_ZERO(cpusetp) //初始化為0

示例代碼

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <math.h>
#include <sched.h>
 
void WasteTime()
{
    int abc = 10000000;
    while(abc--)
    {
        int tmp = 10000*10000;
    }
    sleep(1);

}

int main(int argc, char **argv)
{
    cpu_set_t mask;
    while(1)
    {
 
        CPU_ZERO(&mask);
        CPU_SET(0, &mask); 
        if (sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask) < 0) {
            perror("sched_setaffinity");
        }
        WasteTime();
 
        CPU_ZERO(&mask);
        CPU_SET(1, &mask); 
        if (sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask) < 0) {
            perror("sched_setaffinity");
        }
        WasteTime();
     
        CPU_ZERO(&mask);
        CPU_SET(2, &mask); 
        if (sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask) < 0) {
            perror("sched_setaffinity");
        }
        WasteTime();
     
        CPU_ZERO(&mask);
        CPU_SET(3, &mask); 
        if (sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask) < 0) {
            perror("sched_setaffinity");
        }
        WasteTime();
    }
}

 

測試

編譯之后運行程序，輸入命令top -p 進程id，輸入f，輸入j，輸入回車，可以看到進程在cpu0123之間不停切換。

 

線程綁定到CPU

不僅僅進程可以綁定到CPU，線程也可以。Linux提供一個接口，可以將線程綁定到特定的CPU：

#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, cpu_set_t *cpuset);

該接口與進程綁定到CPU的接口的使用方法基本一致。

當進程綁定到特定的CPU之后，線程還是可以綁定到其他的CPU的，沒有沖突。

示例代碼

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <sched.h>

void WasteTime()
{
    int abc = 10000000;
    while(abc--)
    {
        int tmp = 10000*10000;
    }
    sleep(1);

}

void *thread_func(void *param)
{
    cpu_set_t mask;
    while(1)
    {
         CPU_ZERO(&mask);
        CPU_SET(1, &mask); 

        if (pthread_setaffinity_np(pthread_self(), sizeof(mask),
            &mask) < 0) {
            perror("pthread_setaffinity_np");
        }
 
        WasteTime();

         CPU_ZERO(&mask);
        CPU_SET(2, &mask); 
        if (pthread_setaffinity_np(pthread_self(), sizeof(mask),
            &mask) < 0) {
            perror("pthread_setaffinity_np");
        }

        WasteTime();
    }
}
 
void *thread_func1(void *param)
{
    cpu_set_t mask;
    while(1)
    {
         CPU_ZERO(&mask);
        CPU_SET(3, &mask); 

        if (pthread_setaffinity_np(pthread_self(), sizeof(mask),
            &mask) < 0) {
            perror("pthread_setaffinity_np");
        }
 
        WasteTime();

         CPU_ZERO(&mask);
        CPU_SET(4, &mask); 
        if (pthread_setaffinity_np(pthread_self(), sizeof(mask),
            &mask) < 0) {
            perror("pthread_setaffinity_np");
        }

        WasteTime();
    }
}
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    cpu_set_t mask;
     CPU_ZERO(&mask);
    CPU_SET(0, &mask); 
    if (sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask) < 0) {
        perror("sched_setaffinity");
    }

    pthread_t my_thread;
 
    if (pthread_create(&my_thread, NULL, thread_func,
        NULL) != 0) {
        perror("pthread_create");
    }
    if (pthread_create(&my_thread, NULL, thread_func1,
        NULL) != 0) {
        perror("pthread_create");
    }
    while(1) { WasteTime(); }
    pthread_exit(NULL);

}

 

測試

編譯運行之后，輸入命令top -p 進程id，輸入f，輸入j，輸入回車，輸入H，可以看到主線程一直保持在cpu0，一個線程在cpu12之前切換，另一個線程在cpu34之間切換。