Linux内核：进程管理——CPU亲和力设置

1. 获取CPU核数

int CPU_NUM = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);

2. 线程绑定CPU核心

① 概念

CPU绑定 指的是在多 CPU 的系统中将进程或线程绑定到指定的 CPU 核上去执行。在 Linux 中，我们可以利用 CPU affinity（亲和性）属性把进程绑定到一个或多个 CPU 核上。

CPU Affinity 是进程的一个属性，这个属性指明了进程调度器能够把这个进程调度到哪些CPU上。
该属性要求进程在某个指定的 CPU 上尽量长时间地运行而不被迁移到其他处理器。

CPU Affinity分为2种：

soft affinity
hard affinity

soft affinity 只是一个建议，如果不可避免，调度器还是会把进程调度到其它的CPU上去执行；

hard affinity 则是调度器必须遵守的规则， 2.6 以上版本的 Linux 内核可以让开发人员可以编程实现 hard affinity 。

② 函数

进程与CPU的绑定 在Linux中，用结构体cpu_set_t来表示 CPU Affinity 掩码，同时定义了一系列的宏来用于操作进程的可调度CPU集合：

#define _GNU_SOURCE

#include <sched.h>

void CPU_ZERO(cpu_set_t *set); // 清除集合的内容，让其不包含任何 CPU。
void CPU_SET(int cpu, cpu_set_t *set); // 添加 CPU 到集合中
void CPU_CLR(int cpu, cpu_set_t *set); // 从集合中移除 CPU
int CPU_ISSET(int cpu, cpu_set_t *set); // 测试 CPU 是否在集合中
int CPU_COUNT(cpu_set_t *set); // 返回集合中包含的 CPU 数量

在Linux中，可以使用以下两个函数 设置和获取进程的 CPU Affinity 属性：

#define _GNU_SOURCE

#include <sched.h>

/**
 * 进程与 CPU 的绑定
 * 
 * 该函数设置进程为 pid 的这个进程,让它运行在 mask 所设定的 CPU 上.
 * 1. 如果 pid 的值为 0, 则表示指定的是当前进程, 使当前进程运行在mask所设定的那些 CPU 上
 * 2. 第二个参数 cpusetsize 是 mask 所指定的数的长度. 通常设定为 sizeof(cpu_set_t). 
 *    如果当前 pid 所指定的进程此时没有运行在 mask 所指定的任意一个 CPU 上, 则该指定的
 *    进程会从其它 CPU 上迁移到 mask 的指定的一个 CPU 上运行. 
 * 3. mask 为 CPU 核集合
*/
int sched_setaffinity(pid_t pid, size_t cpusetsize,const cpu_set_t *mask);

/**
 * 该函数获得 pid 所指示的进程的 CPU 位掩码, 并将该掩码返回到 mask 所指向的结构中.
 * 即获得指定 pid 当前可以运行在哪些 CPU 上. 同样,如果 pid 的值为 0. 也表示的是当前进程
*/
int sched_getaffinity(pid_t pid, size_t cpusetsize,cpu_set_t *mask);

/**
 * 线程与 CPU 的绑定
*/
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);

另外可以通过下面的函数获知当前进程运行在哪个 CPU 上：

int sched_getcpu(void);

如果调用成功，该函数返回一个非负的 CPU 编号值。

③ 例子

以下函数根据不同进程调用时输入的不同数值，将不同进程绑定到不同的核，从而将 CPU 的多核心利用起来

void func(int i) {
    cpu_set_t mask;
    CPU_ZERO(&mask);
    int cpu_num = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);
    if (cpu_num == 0) {
    	cpu_num = 1;
    }
    CPU_SET((i % cpu_num), &mask);
    sched_setaffinity(0, sizeof(cpu_set_t), &mask);
}

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原文作者：精通Linux内核

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