cpu親緣性

胖白白發表於2024-04-11

目錄
  • 引言
    • 何為cpu親緣性
    • 使用親緣性的好處
  • Linux CPU親緣性的使用
    • 例子
  • 參考-強推~

引言

關於cpu親緣性，文末參考連結講述的非常詳細，本文只記錄自己寫的一個小demo來了解cpu親緣性

何為cpu親緣性

所謂CPU親緣性可以分為兩大類：軟親緣性和硬親緣性。

  • Linux 核心程序排程器天生就具有被稱為 CPU 軟親緣性（soft affinity） 的特性，這意味著程序通常不會在處理器之間頻繁遷移。這種狀態正是我們希望的，因為程序遷移的頻率小就意味著產生的負載小。但不代表不會進行小範圍的遷移。
  • CPU 硬親緣性是指透過Linux提供的相關CPU親緣性設定介面，顯示的指定某個程序固定的某個處理器上執行。本文所提到的CPU親緣性主要是指硬親緣性

使用親緣性的好處

目前主流的伺服器配置都是SMP架構，在SMP的環境下，每個CPU本身自己會有快取，快取著程序使用的資訊，而程序可能會被kernel排程到其他CPU上（即所謂的core migration），如此，CPU cache命中率就低了。設定CPU親緣性，程式就會一直在指定的cpu執行，防止程序在多SMP的環境下的core migration，從而避免因切換帶來的CPU的L1/L2 cache失效。從而進一步提高應用程式的效能。

Linux CPU親緣性的使用

利用glibc庫中的sched_getaffinity介面，我們獲取應用程式當前的cpu親緣性，而透過sched_setaffinity介面則可以把應用程式繫結到固定的某個或某幾cpu上執行

#include <sched.h>

void CPU_ZERO(cpu_set_t *set);
void CPU_CLR(int cpu, cpu_set_t *set);
void CPU_SET(int cpu, cpu_set_t *set);
int CPU_ISSET(int cpu, cpu_set_t *set);

int sched_getaffinity(pid_t pid, unsigned int cpusetsize, cpu_set_t *mask);

int sched_setaffinity(pid_t pid, unsigned int cpusetsize, cpu_set_t *mask);

例子

  • 使用htop命令檢視linux作業系統有4個cpu，每一個的負載都很低:
    image
  • 我們透過下面的程式碼，寫一個死迴圈並且親緣某個CPU來觀看是否能把CPU負載利用到100%
    注意#define __USE_GNU的位置，筆者也不知道為啥放在這裡可以編譯過，不放這裡會報undefine的錯誤
#include <stdio.h>
#define __USE_GNU
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <sched.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/syscall.h>


void process_affinity(int num) {

	// 作用同 : gettid();
	pid_t selfpid = syscall(__NR_gettid);

	cpu_set_t mask;
    
	CPU_ZERO(&mask);

	CPU_SET(selfpid % num, &mask);

	// 設定cpu親緣性
	sched_setaffinity(selfpid, sizeof(mask), &mask);

	while(1) ; // 死迴圈
}

int main()
{
    // 獲取CPU數
    int num = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);
    printf("cpu num = %d\n", num);

    pid_t pid;

    pid = fork();

    if (pid < 0) {
        printf("err\n");
        return -1;
    } else if (pid == 0) {
        process_affinity(num); // 子程序，cpu親緣性
        return 0;
    } 

    // 父程序
    printf("pid = %d\n", pid);
    while (1) sleep(1);

    return 0;
}
  • 效果
    果然，其中一個cpu被死迴圈的程序親緣而導致100%了，合理利用cpu親緣性，可以有效提高cpu負載利用率
    image

參考-強推~

https://www.cnblogs.com/lojunren/p/3865232.html

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