47、Linux 内核线程调度与资源管理：CPU 亲和性、调度策略及 cgroups 详解

Linux 内核线程调度与资源管理：CPU 亲和性、调度策略及 cgroups 详解

1. CPU 亲和性掩码的理解与操作

在 Linux 系统中，线程的 CPU 亲和性掩码是一个重要的概念。任务结构包含了多个与调度相关的属性，其中 CPU 亲和性位掩码（ cpumask_t cpus_allowed ）是一个关键成员。它本质上是一个位数组，每个位代表一个 CPU 核心。如果对应核心的位被设置为 1，则线程可以在该核心上调度和执行；若为 0，则不允许。

默认情况下，所有 CPU 亲和性掩码位都被设置，这意味着线程可以在任何核心上运行。例如，在一个有四个 CPU 核心的系统中，每个线程的默认 CPU 亲和性位掩码为二进制的 1111（十六进制 0xf）。

在运行时，调度器会决定线程实际运行的核心。默认情况下，每个 CPU 核心都有一个关联的运行队列，每个可运行的线程都会位于一个运行队列上，并默认在该队列所代表的 CPU 上运行。不过，调度器的负载均衡组件可以根据需要将线程迁移到其他 CPU 核心。

虽然可以手动操作 CPU 亲和性掩码，但通常建议避免这样做，因为内核调度器能够更好地理解 CPU 拓扑结构并实现系统的负载均衡。不过，在某些情况下，显式设置 CPU 亲和性掩码是有益的，具体如下：
- 减少缓存失效 ：确保线程始终在同一 CPU 核心上运行，可大大减少缓存失效和不愉快的缓存“跳动”。
- 消除线程迁移成本 ：有效消除核心之间的线程迁移成本。
- CPU 预留 ：将核心专门分配给一个