(转)Linux下将进程/线程绑定到指定CPU核运行

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如何查看Linux核数
$ 总核数 = 物理CPU个数 X 每颗物理CPU的核数
$ 总逻辑CPU数 = 物理CPU个数 X 每颗物理CPU的核数 X 超线程数

$ 查看物理CPU个数
cat /proc/cpuinfo| grep “physical id”| sort| uniq| wc -l

$ 查看每个物理CPU中core的个数(即核数)
cat /proc/cpuinfo| grep “cpu cores”| uniq

$ 查看逻辑CPU的个数
cat /proc/cpuinfo| grep “processor”| wc -l

processor:指明每个物理CPU中逻辑处理器信息(序号:0~5表示有6个逻辑CPU)

cpu cores:指明每颗物理CPU中总核数

以I5-8400 6核/6线程为例:

WINDOWS查看方式:

C:\Users\Administrator>wmic

wmic:root\cli>cpu get

NumberOfCores NumberOfEnabledCore NumberOfLogicalProcessors

(CPU核心数)=6 (可用的CPU核心数)=6 (CPU线程数)=6

LINUX虚拟机:

$ cat /proc/cpuinfo | grep “physical id” | uniq
physical id : 0

$ cat /proc/cpuinfo | grep “cpu cores” | uniq
cpu cores : 6

$ cat /proc/cpuinfo | grep “processor” | uniq
processor : 0
processor : 1
processor : 2
processor : 3
processor : 4
processor : 5

在程序中使用系统调用sysconf获取cpu核心数:

include

int sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);/ 返回系统可以使用的核数,但是其值会包括系统中禁用的核的数目,因 此该值并不代表当前系统中可用的核数 /
int sysconf(_SC_NPROCESSORS_ONLN);/ 返回值真正的代表了系统当前可用的核数 /

/ 以下两个函数与上述类似 /

include

int get_nprocs_conf (void);/ 可用核数 /
int get_nprocs (void);/ 真正的反映了当前可用核数 /

C语言代码如下:

include

int main(int argc, char *argv[])
{
int sc_nprocessor_conf = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);
int sc_nprocessor_onln = sysconf(_SC_NPROCESSORS_ONLN);
printf(“sc_nprocessor_conf[%d]\n”, sc_nprocessor_conf);
printf(“sc_nprocessor_onln[%d]\n”, sc_nprocessor_onln);

int nprocs_conf = get_nprocs_conf();
int nprocs_onln = get_nprocs();
printf(“nprocs_conf[%d]\n”, nprocs_conf);
printf(“nprocs_onln[%d]\n”, nprocs_onln);
return 0;
}

执行结果:

sc_nprocessor_conf[6]
sc_nprocessor_onln[6]
nprocs_conf[6]
nprocs_onln[6]

确定调用线程正在运行的CPU和NUMA节点

include

include

struct getcpu_cache
{
unsigned long blob[128/sizeof(long)];
};

int getcpu(unsigned cpu, unsigned node,struct getcpu_cache *tcache)
{
return syscall(SYS_getcpu, cpu, node, tcache);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
unsigned cpu = 0;
unsigned node = 0;
if(getcpu(&cpu,&node,NULL)==-1)
{
printf(“getcpu bad \n”);
return 1;
}
printf(“cpu = %u node = %u\n”,cpu,node);
return 0;
}

getcpu()系统调用标识调用线程或进程当前正在运行的处理器和节点,并将它们写入由cpu和node参数指向的整数。处理器是识别CPU的唯一小整数。该节点是标识NUMA节点的唯一小标识符。当cpu或节点为NULL时,没有任何内容写入相应的指针。
这个系统调用的第三个参数现在是未使用的,应该指定为NULL,除非需要可移植到Linux 2.6.23或更早版本(请参阅NOTES)。

保存在cpu中的信息仅在调用时保持为当前状态:除非使用sched_setaffinity(2)修复了CPU关联性,否则内核可能随时更改CPU。
(通常情况下不会发生这种情况,因为调度器会尽量减少CPU之间的移动来保持缓存热度,但这是可能的。)调用者必须允许在调用返回时,在cpu和node中返回的信息不再是当前的

什么是绑核
所谓绑核,其实就是设定某个进程/线程与某个CPU核的亲和力(affinity)。设定以后,Linux调度器就会让这个进程/线程只在所绑定的核上面去运行。但并不是说该进程/线程就独占这个CPU的核,其他的进程/线程还是可以在这个核上面运行的。

掩码形式绑核
将掩码转换为二进制形式,从最低位到最高位代表物理CPU的#0、#1、……、#n号核。某位的值为0表示不绑该核,1表示绑。比如:0x00000001的二进制为0000…0001,只有第0号核的位置是1,所以表示只绑0号核;0x00000003的二进制为0000…0011,第0和1号核的位置是1,所以表示绑CPU的0号和1号核;再比如0xFFFFFFFF的二进制为1111…1111,所有32个核的位置都为1,所以表示绑CPU的0~31核。

掩码形式的绑核命令为:

taskset -p mask pid

列表形式
列表形式指直接指定要绑的CPU核的列表,列表中可以有一个或多个核。具体语法如下:

taskset -cp cpu-list pid

其中cpu-list是数字化的cpu列表,从0开始。多个不连续的cpu可用逗号连接,连续的可用短现连接,比如0,1,3-6等。

比如taskset -cp 0,1,3-6 2677 命令表示将进程2677 绑定到#0、#1、#3~#6号核上面。

多进程和多线程在cpu核上运行分析:

每个 CPU 核运行一个进程的时候,由于每个进程的资源都独立,所以 CPU 核心之间切换的时候无需考虑上下文。
每个 CPU 核运行一个线程的时候,有时线程之间需要共享资源,所以这些资源必须从 CPU 的一个核心被复制到另外一个核心,这会造成额外的开销。

举例如下:

1, 使用taskset指令绑定进程到特定CPU步骤

测试程序:cpu_processor_test.c

include

int main(int argc, char *argv[])
{
pid_t pid = getpid();
pid_t ppid = getppid();
printf(“ppid %d pid %d\n”, ppid, pid);
while(1)
{
sleep(10);
}
return 0;
}

gcc cpu_processor_test.c -o cpu_processor_test

(1)获取进程pid

$ ps -aux | grep “cpu_processor_test”
myroot 1582 0.0 0.0 4352 628 pts/8 S+ 22:04 0:00 ./cpu_processor_test

(2) 查看进程当前运行在哪些cpu上

$ taskset -p 1582
pid 1582’s current affinity mask: 3f

显示的十进制数字3转换为2进制为最低6个是1,每个1对应一个cpu,所以进程运行在6个cpu上。

(3)指定进程运行在cpu2上

$ taskset -pc 2 1582
pid 1582’s current affinity list: 0-5
pid 1582’s new affinity list: 2

注意,cpu的标号是从0开始的,所以cpu1表示第二个cpu(第一个cpu的标号是0)。

至此,就把应用程序绑定到了cpu1上运行

(4)确认绑定命令

$ taskset -p 1582
pid 1582’s current affinity mask: 4

2,启动程序时绑定cpu

(1)启动时绑定到第3个cpu

$ taskset -c 2 ./cpu_processor_test&
[1] 1615
ppid 1439 pid 1615

(2)查看确认绑定情况

$ taskset -p 1615
pid 1615’s current affinity mask: 4

使用sched_setaffinity系统调用

sched_setaffinity可以将某个进程绑定到一个特定的CPU。

define _GNU_SOURCE / See feature_test_macros(7) /

include

/* 设置进程号为pid的进程运行在mask所设定的CPU上
* 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pid的值为0,则表示指定的是当前进程
    /
    int sched_setaffinity(pid_t pid, size_t cpusetsize, cpu_set_t
    mask);

int sched_getaffinity(pid_t pid, size_t cpusetsize, cpu_set_t mask);/ 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 */

include

define __USE_GNU

include

define MAX_THREAD_NUM 200 //1个CPU内的最多进程数

int cpu_cores_num = 0; //cpu中核数
void thread_test(void arg) //arg 传递线程标号(自己定义)
{
cpu_set_t mask; //CPU核的集合
cpu_set_t get; //获取在集合中的CPU
int cpu_index = (int )arg;
int i;

printf(“the thread is:%d\n”,cpu_index); //显示是第几个线程
CPU_ZERO(&mask); //置空
CPU_SET(
cpu_index,&mask); //设置亲和力值
if (sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask) == -1)//设置线程CPU亲和力
{
printf(“warning: could not set CPU affinity, continuing…\n”);
}

CPU_ZERO(&get);
if (sched_getaffinity(0, sizeof(get), &get) == -1)//获取线程CPU亲和力
{
printf(“warning: cound not get thread affinity, continuing…\n”);
}
for (int cpu_core_index = 0; cpu_core_index < cpu_cores_num; cpu_core_index++)
{
if (CPU_ISSET(cpu_core_index, &get))//判断线程与哪个CPU有亲和力
{
printf(“this thread %d is running processor : %d\n”, cpu_core_index, cpu_core_index);
}
}

return NULL;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
int tid[MAX_THREAD_NUM] = {0};
int cpu_core_index = 0;
pthread_t thread[MAX_THREAD_NUM];

cpu_cores_num = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF); //获取核数
if (cpu_cores_num > MAX_THREAD_NUM)
{
printf(“cpu_cores_num of cores[%d] is bigger than MAX_THREAD_NUM[%d]!\n”, cpu_cores_num, MAX_THREAD_NUM);
return -1;
}
printf(“system has %i processor(s). \n”, cpu_cores_num);

for(cpu_core_index = 0; cpu_core_index < cpu_cores_num;cpu_core_index++)
{
tid[cpu_core_index] = cpu_core_index; //每个线程必须有个tid[i]
pthread_create(&thread[cpu_core_index],NULL,thread_test,(void*)&tid[cpu_core_index]);
}
for(cpu_core_index = 0; cpu_core_index < cpu_cores_num; cpu_core_index++)
{
pthread_join(thread[cpu_core_index],NULL);//等待所有的线程结束,线程为死循环所以CTRL+C结束
}
return 0;
}

运行结果

$ gcc cpu_processor_test.c -o cpu_processor_test -pthread

$./cpu_processor_test
system has 6 processor(s).

the thread is:0
the thread is:2
the thread is:5
the thread is:3
this thread 5 is running processor : 5
this thread 2 is running processor : 2
this thread 3 is running processor : 3
the thread is:1
the thread is:4
this thread 4 is running processor : 4
this thread 0 is running processor : 0
this thread 1 is running processor : 1

绑定线程到cpu核上运行

绑定线程到cpu核上使用pthread_setaffinity_np函数,其原型定义如下:

define _GNU_SOURCE / See feature_test_macros(7) /

include

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);

Compile and link with -pthread.

各参数的意义与sched_setaffinity相似。

define _GNU_SOURCE

include

#define handle_error_en(en, msg) \
do { \
errno = en; \
perror(msg); \
exit(EXIT_FAILURE); \
} while (0)

int main(int argc, char *argv[])
{
int s, j;
cpu_set_t cpuset;

CPU_ZERO(&cpuset);
for (j = 0; j < 8; j++)
{
CPU_SET(j, &cpuset);
}

s = pthread_setaffinity_np(thread, sizeof(cpu_set_t), &cpuset);
if (s != 0) handle_error_en(s, “pthread_setaffinity_np”);

/ Check the actual affinity mask assigned to the thread /
s = pthread_getaffinity_np(thread, sizeof(cpu_set_t), &cpuset);
if (s != 0) handle_error_en(s, “pthread_getaffinity_np”);
printf(“Set returned by pthread_getaffinity_np() contained:\n”);
for (j = 0; j < CPU_SETSIZE; j++)
{
if (CPU_ISSET(j, &cpuset)) printf(” CPU %d\n”, j);
}

exit(EXIT_SUCCESS);

return 0;
}

运行结果

$ gcc cpu_processor_test.c -o cpu_processor_test -pthread
$ ./cpu_processor_test
Set returned by pthread_getaffinity_np() contained:
CPU 0
CPU 1
CPU 2
CPU 3
CPU 4
CPU 5

可以使用多种方法把进程/线程指定到特定的cpu核上运行。

在具体使用中,要根据使用场景和需求决定使用何种方式。
————————————————
版权声明:本文为CSDN博主「IT笔记」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接:https://blog.csdn.net/u013416923/article/details/120317841

Original: https://www.cnblogs.com/xiaouisme/p/16265298.html
Author: 小鼬就是我
Title: (转)Linux下将进程/线程绑定到指定CPU核运行

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