线程与cpu进行绑定——006非常全面

拼搏现实的明天。 2022-06-06 23:49 165阅读 0赞

http://blog.csdn.net/jxnu\_xiaobing/article/details/44955613

最近在对项目进行性能优化，由于在多核平台上，所以了解了些进程、线程绑定cpu核的问题，在这里将所学记录一下。
    不管是线程还是进程，都是通过设置亲和性(affinity)来达到目的。对于进程的情况，一般是使用sched_setaffinity这个函数来实现，网上讲的也比较多，这里主要讲一下线程的情况。
    与进程的情况相似，线程亲和性的设置和获取主要通过下面两个函数来实现：

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);
     
      
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从函数名以及参数名都很明了，唯一需要点解释下的可能就是cpu_set_t这个结构体了。这个结构体的理解类似于select中的fd_set，可以理解为cpu集，也是通过约定好的宏来进行清除、设置以及判断：

//初始化，设为空
          void CPU_ZERO (cpu_set_t *set); 
          //将某个cpu加入cpu集中 
           void CPU_SET (int cpu, cpu_set_t *set); 
           //将某个cpu从cpu集中移出 
           void CPU_CLR (int cpu, cpu_set_t *set); 
           //判断某个cpu是否已在cpu集中设置了 
           int CPU_ISSET (int cpu, const cpu_set_t *set); 
     
      
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cpu集可以认为是一个掩码，每个设置的位都对应一个可以合法调度的 cpu，而未设置的位则对应一个不可调度的 CPU。换而言之，线程都被绑定了，只能在那些对应位被设置了的处理器上运行。通常，掩码中的所有位都被置位了，也就是可以在所有的cpu中调度。       
      以下为测试代码：

#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;
    }
     
      
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gcc test.c -o test -lpthread
     
      
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这段代码将使myfun线程在所有cpu中依次执行一段时间，在我的四核cpu上，执行结果为  ：

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 
     
      
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在一些嵌入式设备中，运行的进程线程比较单一，如果指定进程线程运行于特定的cpu核，减少进程、线程的核间切换，有可能可以获得更高的性能。