Linux进程或线程绑定到CPU

Linux进程或线程绑定到CPU

为了让程序拥有更好的性能，有时候需要将进程或线程绑定到特定的CPU，这样可以减少调度的开销和保护关键进程或线程。

进程绑定到CPU

Linux提供一个接口，可以将进程绑定到特定的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);

参数

pid：进程的id号，如果pid为0，则表示本进程

cpusetsize：mask的大小

mask：运行进程的CPU，可以通过以下函数操作mask

#define CPU_SET(cpu, cpusetp) //设置cpu

#define CPU_CLR(cpu, cpusetp) //删除cpu

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

#define CPU_ZERO(cpusetp) //初始化为0

示例代码

#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();
    }
}

 

测试

编译之后运行程序，输入命令top -p 进程id，输入f，输入j，输入回车，可以看到进程在cpu0123之间不停切换。

 

线程绑定到CPU

不仅仅进程可以绑定到CPU，线程也可以。Linux提供一个接口，可以将线程绑定到特定的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);

该接口与进程绑定到CPU的接口的使用方法基本一致。

当进程绑定到特定的CPU之后，线程还是可以绑定到其他的CPU的，没有冲突。

示例代码

#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);

}

 

测试

编译运行之后，输入命令top -p 进程id，输入f，输入j，输入回车，输入H，可以看到主线程一直保持在cpu0，一个线程在cpu12之前切换，另一个线程在cpu34之间切换。