c++ 线程绑定到cpu指定核心，独占CPU

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#c++ #算法 #开发语言

本文介绍如何使用C语言通过线程绑定技术将线程固定到特定的CPU核心上执行，以减少线程间的通信开销并提高负载均衡。文中详细解释了使用sched_setaffinity等函数的具体步骤，并提供了示例代码。

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将线程绑定到cpu指定核心可以避免线程函数在多个核心上执行，从而减少线程间通信的开销，也方便查看负载，便于比较不同线程之间负载是否均衡。

cpu的声明（变量类型）cpu_set_t

绑定进程主要是通过三个函数，这三个函数都是在线程函数里面调用的

CPU_ZERO(&cpu_size_t)　　cpu初始化，将这个cpu置为空

CPU_SET(int,cpu_size_t&)　　int是cpu核的编号，这是一个设置具体哪个核的过程。专业名词叫亲和力，线程绑定核都是通过亲和力来完成的
sched_setaffinity(int,sizeof(cpu_set_t),&cpu_set_t)将线程与cpu核绑定，具体绑定哪个核通过上一步的CPU_SET已经确定int为0时表示此线程函数

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

#define __USE_GUN
// #include <sched.h>
// #include <ctype.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#define THREAD_MAX_NUM 100// 1个cpu内最多进程数
int num=0; //cpu中核数

void* threadFun(void* arg)// arg传递线程标号，自己定义
{
    //sleep(2);
    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("this is: %d\n",*a);// 打印这是第几个线程
    CPU_ZERO(&mask);// 将集合置为空集
    CPU_SET(*a,&mask);// 设置亲和力值
    
    if(sched_setaffinity(0,sizeof(cpu_set_t),&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: could not get thread affinity, continuing...\n");
        }
        for(int 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);
                int a=1000000*1000000;
            }
        }
    }
    return NULL;
}

int main(void)
{
    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];
    for(int i=0;i<10;++i)
    {
        if(i%2==0)
        {
            tid[i]=i;// 每个线程必须有个tid[i]
            pthread_create(&thread[i],NULL,threadFun,(void*)&tid[i]);
        }
        //sleep(2);
    }
    for(int i=0;i<num;++i)
    {
        pthread_join(thread[i],NULL);
    }
    return 0;
}

注意线程库的选择，用c++自带的线程库是不可以的，这个库里的线程无法绑定到cpu核，必须使用<pthread.h>
num=sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);是获取该计算机的cpu有多少核，在头文件<unistd.h>中定义
<pthread.h>中包含了<sched.h>所以不需要重复引用
CPU_SET这些函数都是通过宏来实现的，通过操作cpu_set_t的补码，我没有去仔细研究，参考这个：https://blog.youkuaiyun.com/STN_LCD/article/details/78134574
该程序的意思是0～9取偶数作为cpu核的id，将线程函数绑定在偶数核上
在CMakeLists.txt文件中要加上set(CMAKE_CXX_FLAGS “${CAMKE_CXX_FLAGS} -std=c++11 -pthread”)
结果如下
在这里插入图片描述
独占CPU核

上述设置只能保证进程或线程运行在特定的CPU上，仍然不能独自享有，时间片到了也是可能被切换出去的。通过配置Linux的启动参数grub，增加isolcpus=1,2,3来隔离指定的CPU核（从0开始）。

grub配置文件（/etc/default/grup）

在这里插入图片描述

注意：编辑grub文件后再执行该命令grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg更新grub

cmdline位置（/proc/cmdline）
root@analog:~# cat /proc/cmdline

console=ttyPS0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rw earlycon rootfstype=ext4 rootwait cpuidle.off=1 isolcpus=0
root@analog:~#

转载出处：
c++ 线程绑定到cpu指定核心
 Linux 用户态线程进程绑定CPU核