CPU Affinity (CPU亲合力)

CPU亲合力就是指在Linux系统中能够将一个或多个进程绑定到一个或多个处理器上运行.

一个进程的CPU亲合力掩码决定了该进程将在哪个或哪几个CPU上运行.在一个多处理器系统中,设置CPU亲合力的掩码可能会获得更好的性能.

一个CPU的亲合力掩码用一个cpu_set_t结构体来表示一个CPU集合,下面的几个宏分别对这个掩码集进行操作:

   ·CPU_ZERO() 清空一个集合

   ·CPU_SET()与CPU_CLR()分别对将一个给定的CPU号加到一个集合或者从一个集合中去掉.

   ·CPU_ISSET()检查一个CPU号是否在这个集合中.

下面两个函数就是用来设置获取线程CPU亲和力状态:
    ·sched_setaffinity(pid_t pid, unsigned int cpusetsize, cpu_set_t *mask)
      该函数设置进程为pid的这个进程,让它运行在mask所设定的CPU上.如果pid的值为0,则表示指定的是当前进程,使当前进程运行在mask所设定的那些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).如果当前pid所指定的进程此时没有运行在mask所指定的任意一个CPU上,则该指定的进程会从其它CPU上迁移到mask的指定的一个CPU上运行.
    ·sched_getaffinity(pid_t pid, unsigned int cpusetsize, cpu_set_t *mask)
      该函数获得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.即获得指定pid当前可以运行在哪些CPU上.同样,如果pid的值为0.也表示的是当前进程.

cpu_set_t的定义

# define __CPU_SETSIZE 1024
# define __NCPUBITS (8 * sizeof (__cpu_mask))
typedef unsigned long int __cpu_mask;
# define __CPUELT(cpu) ((cpu) / __NCPUBITS)
# define __CPUMASK(cpu) ((__cpu_mask) 1 << ((cpu) % __NCPUBITS))
typedef struct
{
__cpu_mask __bits[__CPU_SETSIZE / __NCPUBITS];
} cpu_set_t;

# define __CPU_ZERO(cpusetp) \
do { \
unsigned int __i; \
cpu_set_t *__arr = (cpusetp); \
for (__i = 0; __i < sizeof (cpu_set_t) / sizeof (__cpu_mask); ++__i) \
__arr->__bits[__i] = 0; \
} while (0)
# define __CPU_SET(cpu, cpusetp) \
((cpusetp)->__bits[__CPUELT (cpu)] |= __CPUMASK (cpu))
# define __CPU_CLR(cpu, cpusetp) \
((cpusetp)->__bits[__CPUELT (cpu)] &= ~__CPUMASK (cpu))
# define __CPU_ISSET(cpu, cpusetp) \
(((cpusetp)->__bits[__CPUELT (cpu)] & __CPUMASK (cpu)) != 0)

上面几个宏与函数的具体用法:

cpu.c
 
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/sysinfo.h>
#include<unistd.h>

#define __USE_GNU
#include<sched.h>
#include<ctype.h>
#include<string.h>

int main(int argc, char* argv[])
{
        int num = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);
        int created_thread = 0;
        int myid;
        int i;
        int j = 0;

        cpu_set_t mask;
        cpu_set_t get;

        if (argc != 2)
        {
                printf("usage : ./cpu num\n");
                exit(1);
        }

        myid = atoi(argv[1]);

        printf("system has %i processor(s). \n", num);

        CPU_ZERO(&mask);
        CPU_SET(myid, &mask);

        if (sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask) == -1)
        {
                printf("warning: could not set CPU affinity, continuing...\n");
        }
        while (1)
        {

                CPU_ZERO(&get);
                if (sched_getaffinity(0, sizeof(get), &get) == -1)
                {
                        printf("warning: cound not get cpu affinity, continuing...\n");
                }
                for (i = 0; i < num; i++)
                {
                        if (CPU_ISSET(i, &get))
                        {
                                printf("this process %d is running processor : %d\n",getpid(), i);
                        }
                }
        }
        return 0;
}

下面是在两个终端分别执行了./cpu 0 ./cpu 2 后得到的结果. 效果比较明显.

QUOTE:
 
Cpu0  :  5.3%us,  5.3%sy,  0.0%ni, 87.4%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  2.0%si,  0.0%st
Cpu1  :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Cpu2  :  5.0%us, 12.2%sy,  0.0%ni, 82.8%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Cpu3  :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Cpu4  :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni, 99.7%id,  0.3%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Cpu5  :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Cpu6  :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Cpu7  :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st

在我的机器上sizeof(cpu_set_t)的大小为128,即一共有1024位.第一位代表一个CPU号.某一位为1则表示某进程可以运行在该位所代表的cpu上.

例如CPU_SET(1, &mask); 

则mask所对应的第2位被设置为1.
此时如果printf("%d\n", mask.__bits[0]);就打印出2.表示第2位被置为1了.
具体我是参考man sched_setaffinity文档中的函数的.
然后再参考了一下IBM的 developerWorks上的一个讲解.