多核环境下绑定进程运行在指定的CPU核上

      最近做相关算法性能测试的时候，要测试单核的性能，故需要事先绑定指定的CPU核号。

      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。如果想要实现某个进程/线程独占某个核，就要使用cpuset命令去实现。

      其实，很多情况下，为了提高性能，Linux调度器会自动的实现尽量让某个进程/线程在同样的CPU上去运行。所以，除非必须，我们没有必要显式的去进程绑核操作。


下文介绍两种绑定的方法：

一、taskset


     1.简单介绍： taskset用来查看和设定“CPU亲和力”，说白了就是查看或者配置进程和cpu的绑定关系，让某进程在指定的CPU核上运行，即是“绑核”。

     2.taskset的用法

          （1）显示进程运行的CPU

            taskset -p pid

            注意，此命令返回的是十六进制的，转换成二进制后，每一位对应一个逻辑CPU，低位是0号CPU，依次类推。如果每个位置上是1，表示该进程绑定了该CPU。例如，0101就表示进程绑定在了0号和3号逻辑CPU上了

          （2）绑核设定

            a.掩码形式绑核
            按照二进制形式，从最低位到最高位代表物理CPU的#1、#2、……、#n号核。
            比如：0x00000001代表CPU的0号核，0x00000003代表CPU的0号和3号核。
            需要注意的是，并非掩码中给出的CPU核就一定会存在，比如0x00000400理论上代表CPU的第10号核，但是该核在真正的计算机上面并不一定是存在的。而且，如果            我们试图将物理上并不存的核绑定给某个进程时，会返回错误。掩码形式的绑核命令为：
            taskset -p mask pid
            b.按CPU数直接绑核
            taskset -cp cpu-list pid 或者 taskset -c cpu-list command
            其中cpu-list是数字化的cpu列表，从1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1,2,5-11等。
            比如“taskset -c 1,3,5-9 9860”命令表示将进程9860绑定到#1、#3、#5~#9号核上面。


二、sched_setaffinity系统调用


     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

      给出测试代码：

#include  
#include  
#include  
#include  
#include  
   
#define __USE_GNU  
#include  
#include  
#include  
#include  
#define THREAD_MAX_NUM 100  //1个CPU内的最多进程数  
   
int num=0;  //cpu中核数  
void* threadFun(void* arg)  //arg  传递线程标号  
{  
         cpu_set_t mask;  //CPU核的集合  
         cpu_set_t get;   //获取在集合中的CPU  
         int *a = (int *)arg;   
         printf("the a is:%d\n",*a);  //显示是第几个线程  
         CPU_ZERO(&mask);    //置空  
         CPU_SET(*a,&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");  
         }  
         while (1)  
         {  
                   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");  
                   }  
                   int i;  
                   for (i = 0; i < num; i++)  
                   {  
                            if (CPU_ISSET(i, &get))//判断线程与哪个CPU有亲和力  
                            {  
                                     printf("this thread %d is running processor : %d\n", i,i);  
                            }  
                   }  
         }  
   
         return NULL;  
}  
   
int main(int argc, char* argv[])  
{  
         num = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);  //获取核数  
         pthread_t thread[THREAD_MAX_NUM];  
         printf("system has %i processor(s). \n", num);  
         int tid[THREAD_MAX_NUM];  
         int i;  
         for(i=0;i

      编译：gcc bind.c -o bind -lpthread

      执行：./bind

      特别注意：

      #define __USE_GNU不要写成#define _USE_GNU

      #include<pthread.h>必须写在#define __USE_GNU之后，否则编译会报错

      查看你的线程情况可以在执行时在另一个窗口使用top -H来查看线程的情况，查看各个核上的情况请使用top命令然后按数字“1”来查看。

      如图：