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

編譯之後運行程序，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之後，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

編譯運行之後，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。