Linux 中用c++實(shí)現(xiàn)線程綁定CPU

嵌入式里面我們會(huì)使用到多核的cpu，隨著產(chǎn)品芯片性能提升，我們也會(huì)有很多功能，以及很多進(jìn)程產(chǎn)生運(yùn)行，這個(gè)時(shí)候我們?cè)谌蝿?wù)調(diào)度調(diào)優(yōu)的時(shí)候，把一些進(jìn)程綁定到固定cpu運(yùn)行，下面就來(lái)分享一下cpu綁定運(yùn)行的過(guò)程：

首先運(yùn)行的環(huán)境需要多核，大家可以按照下面命令進(jìn)行查詢對(duì)應(yīng)設(shè)備的cpu數(shù)量

查看cpu有幾個(gè)核

使用cat /proc/cpuinfo查看cpu信息，如下兩個(gè)信息：

processor，指明第幾個(gè)cpu處理器
cpu cores，指明每個(gè)處理器的核心數(shù)

基本概念

cpu親和性(affinity)

CPU的親和性， 就是進(jìn)程要在指定的 CPU 上盡量長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)行而不被遷移到其他處理器，也稱為CPU關(guān)聯(lián)性；再簡(jiǎn)單的點(diǎn)的描述就將指定的進(jìn)程或線程綁定到相應(yīng)的cpu上；在多核運(yùn)行的機(jī)器上，每個(gè)CPU本身自己會(huì)有緩存，緩存著進(jìn)程使用的信息，而進(jìn)程可能會(huì)被OS調(diào)度到其他CPU上，如此，CPU cache命中率就低了，當(dāng)綁定CPU后，程序就會(huì)一直在指定的cpu跑，不會(huì)由操作系統(tǒng)調(diào)度到其他CPU上，性能有一定的提高。

軟親和性(affinity)

就是進(jìn)程要在指定的 CPU 上盡量長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)行而不被遷移到其他處理器，Linux 內(nèi)核進(jìn)程調(diào)度器天生就具有被稱為 軟 CPU 親和性(affinity) 的特性，這意味著進(jìn)程通常不會(huì)在處理器之間頻繁遷移。這種狀態(tài)正是我們希望的，因?yàn)檫M(jìn)程遷移的頻率小就意味著產(chǎn)生的負(fù)載小。

硬親和性(affinity)

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是利用linux內(nèi)核提供給用戶的API，強(qiáng)行將進(jìn)程或者線程綁定到某一個(gè)指定的cpu核運(yùn)行。

代碼綁定實(shí)現(xiàn)

上面我們使用cat /proc/cpuinfo命令查詢了自己設(shè)備的CPU，以我為例，我的電腦從0～7一共有8核。

下面是代碼的demo：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <thread>

void thread_func1()
{
        cpu_set_t mask;
        CPU_ZERO(&mask);
        CPU_SET(1, &mask); //指定該線程使用的CPU
        if (pthread_setaffinity_np(pthread_self(), sizeof(mask), &mask) < 0) {
                perror("pthread_setaffinity_np");
        }
        int count = 0;
        while(1)
        {
                count ++;
                sleep(1);
                printf("fun 1 cnt :%d n",count);
                for(int i = 0; i < 8; i++) {
                        if (CPU_ISSET(i, &mask))  //查看cpu i 是否在get 集合當(dāng)中
                        {
                                printf("1 this process %d of running processor: %dn", getpid(), i);
                        }
                }
        }
}

void thread_func2()
{
        int count = 0;
        cpu_set_t mask;
        CPU_ZERO(&mask);
        CPU_SET(5, &mask);
        if (pthread_setaffinity_np(pthread_self(), sizeof(mask), &mask) < 0) {
                perror("pthread_setaffinity_np");
        }
        while(1)
        {
                usleep(1000*1000);
                count ++;
                printf("fun 2 cnt :%d n",count);
                for(int i = 0; i < 8; i++) {
                 if (CPU_ISSET(i, &mask))  //查看cpu i 是否在get 集合當(dāng)中
                {
                       printf("2 this process %d of running processor: %dn", getpid(), i);

                    }
                }

        }

}

int main(int argc, char *argv[])
{
      int cpus = 0;

        cpus = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);

        printf("cpus: %dn", cpus); //查看cpu的個(gè)數(shù)；


    cpu_set_t mask;
    CPU_ZERO(&mask);
    CPU_SET(7, &mask);
    if (sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask) < 0) {
        perror("sched_setaffinity");
    }

    std::thread t1(thread_func1);
    std::thread t2(thread_func2);
        usleep(1000); /* 讓當(dāng)前的設(shè)置有足夠時(shí)間生效*/
       while(1)
        {
                /*查看運(yùn)行在當(dāng)前進(jìn)程的cpu*/
                sleep(1); /* 讓當(dāng)前的設(shè)置有足夠時(shí)間生效*/
                printf("fun main n");
                for(int i = 0; i < cpus; i++) {

                        if (CPU_ISSET(i, &mask))  //查看cpu i 是否在get 集合當(dāng)中
                        {
                                printf("3 this process %d of running processor: %dn", getpid(), i);

                        }
                }
        }

    
    t1.join();
    t2.join();
}

使用此命令編譯：

g++ test_select_cpu.cpp -pthread --std=c++11

上面一共運(yùn)行了三個(gè)線程，一個(gè)是main 主線程，還有兩個(gè)是自己定義的thread。

最重要的設(shè)置代碼就是下面所示：設(shè)置cpu 親和

cpu_set_t mask;
CPU_ZERO(&mask);/* 初始化set集，將set置為空*/
CPU_SET(5, &mask);/* 將對(duì)應(yīng)的cpu序號(hào)加入到集合*/
if (pthread_setaffinity_np(pthread_self(), sizeof(mask), &mask) < 0) /*設(shè)置cpu 親和性(affinity)*/
{ 
    perror("pthread_setaffinity_np");
}

執(zhí)行代碼?./a.out

代碼綁定查看

使用ps -ef | grep a.out?命令查看對(duì)應(yīng)的PID

使用 top命令查看對(duì)應(yīng)pid的線程詳細(xì)信息?top -p 54056

在進(jìn)入top命令后，繼續(xù)輸入?f

使用上下?移動(dòng)高亮到p

空格?選中

再按q?退出顯示

輸入大寫(xiě)H

就可以看到對(duì)應(yīng)線程數(shù)據(jù)了

最右邊就是對(duì)應(yīng)的線程綁定的CPU序號(hào)。

作者：良知猶存，白天努力工作，晚上原創(chuàng)公號(hào)號(hào)主。公眾號(hào)內(nèi)容除了技術(shù)還有些人生感悟，一個(gè)認(rèn)真輸出內(nèi)容的職場(chǎng)老司機(jī)，也是一個(gè)技術(shù)之外豐富生活的人，攝影、音樂(lè) and 籃球。關(guān)注我，與我一起同行。