如何用sched_setaffinity在多个cpus上设置关联

Question

我希望通过sched_affinity在多个CPU上设置关联，如下所示。

void
pin(pid_t t, int cpu)
{
  cpu_set_t cpuset;
  CPU_ZERO(&cpuset);
  CPU_SET(cpu, &cpuset);
  sched_setaffinity(t, sizeof(cpu_set_t), &cpuset);
}

我的环境是32个内核，其中有4个CPU，单个CPU有8个核心。

我希望线程0~7运行在同一个cpu上，线程8~ 15运行在同一个cpu上，依此类推。

我想知道如何在CPU_SET中设置变量cpu。

这被设置为线程id，如果核心号码被天真地分配，即cpu0有第0核，第1核心和第2核心，.，cpu1有第8核心，第9核心，.。

一方面，cpu被设置为循环规则，如果核心数被分配为循环规则，即cpu0具有第0核、第4核、第8核、.和cpu1有第1核、第5核、.

应该设置可变cpu、朴素规则还是循环规则？

Answer 1

在Linux (和其他操作系统)下，程序员可以设置CPU关联，即内核可以将此进程调度到的允许CPU。在叉()上，进程继承父CPU亲缘关系。这是非常有用的，如果一个人想限制CPU出于任何原因。

例如，有人可能会限制

• 某些用户只使用一个CPU的进程，而剩下的CPU则留给其他用户(参见man 7 cpuset)。
• 与CPU“更接近”的进程，例如限制与套接字上的核心进行通信的进程，该进程直接连接到网卡(NIC或HCA)。

一般来说，将进程/线程限制在某些核心或套接字上，以避免它们被操作系统调度--最大限度地利用L1/L2高速缓存(固定在核心上时)或L3/LLC高速缓存(固定到套接字时)的好处。

关于您关于“线程分发”的问题:处理器开发引入了对称多线程(SMT)或超线程(被Intel称为)，它引入了每个物理核心的2个逻辑核(例如Intel Xeon)，甚至4个逻辑核(例如Intel Knights、IBM Power)。这些逻辑核与上面cpuset中的"CPU“一样被很好地表示。此外，一些处理器强制使用NUMA域，其中从一个核到它自己的内存的访问速度较快，而在另一个NUMA域中访问另一个核心内存的速度较慢.

所以，正如上面的一些评论所暗示的:这取决于！线程之间是否相互通信(通过共享内存)，那么它们应该保持在同一个缓存中。您的线程是否使用相同的功能单元(例如FPU)，然后在相同的物理核(有两个逻辑核，即超线程)上调度两个可能会损害性能。

若要四处游玩，请查收以下代码：

#define _GNU_SOURCE

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/param.h>
#include <sys/sysctl.h>
#include <pthread.h>

// The following is Linux-specific
#include <syscall.h>            // For syscall to gettid()
#include <sched.h>      // sched_[gs]etaffinity require _GNU_SOURCE

#define ERROR(t, e) do { \
    const int __error = (e); \
    fprintf (stderr, "ERROR: %s error:%d [%s] errno:%d [%s]\n", \
             (t), __error, strerror(__error), errno, strerror(errno)); \
    exit(__error); \
  } while(0)

#ifndef MAX
#define MAX(a,b)  ((a) > (b) ? (a) : (b))
#endif
#ifndef MIN
#define MIN(a,b)  ((a) < (b) ? (a) : (b))
#endif



/* Local function definitions */
void print_schedaffinity(const char * text, const cpu_set_t cpuset, const int max_cpus);
void * thread_func(void * arg);

/* Local type definitions */
struct thread_data {
  pthread_t thread;
  int max_cpu;
  int thread_num;
  void * thread_work;
};

/* The highest value for CPU to be specified in cpuset in a call to
 * sched_setaffinity -- otherwise, we get returned -1 and errno==EINVAL
 */
static int max_cpu_available = 0;


/* Local function declarations */
void print_schedaffinity(const char * text, const cpu_set_t cpuset, const int max_cpus) {
  const int max = MIN(8*sizeof(cpu_set_t), max_cpus);
  int i;

  printf("PRINT CPU AFFINITY %s:\n", text);
  printf("cpus:\t");
  for (i = 0; i < max; i++) {
    printf (" %3d", i);
    if (i % 8 == 7)
      printf(" | ");
  }

  printf("\nmask:\t");
  for (i = 0; i < max; i++) {
    if (CPU_ISSET(i, &cpuset))
      printf ("   X");
    else
      printf ("    ");

    if (i % 8 == 7)
      printf(" | ");
  }
  printf("\n");
}


void * thread_func(void * arg) {
  struct thread_data * thread_data = (struct thread_data *)arg;
  const size_t sizeof_cpuset = sizeof(cpu_set_t);
  char print_buffer[64];
  cpu_set_t cpuset;
  long tid;
  int rc;

  CPU_ZERO(&cpuset);
  CPU_SET(thread_data->thread_num % max_cpu_available, &cpuset);

  /* We set the affinity of the CALLING thread, aka 0 */
  tid = syscall(SYS_gettid);
  printf("PID:%ld tid:%ld thread_num:%d\n",
         getpid(), tid, thread_data->thread_num);
  rc = sched_setaffinity(0, sizeof_cpuset, &cpuset);
  if (0 != rc)
    ERROR("sched_setaffinity", rc);


  /* Dooo SCHTUF now */

  /* Somewhat sort the output... */
  sleep (thread_data->thread_num);

  snprintf (print_buffer, sizeof(print_buffer),
            "in thread %d after sched_setaffinity", thread_data->thread_num);

  print_schedaffinity(print_buffer, cpuset, 8);

  return NULL;
}


int main (int argc, char * argv[])
{
  const int NUM = 8;
  const pid_t pid = getpid();
  const size_t size_cpu_set = sizeof(cpu_set_t);
  cpu_set_t cpuset;
  int rc;
  int i;

  /* Get, and print the original CPU affinity setting (scheduling is not limited, i.e. all cores may run this PID) */
  CPU_ZERO (&cpuset);
  rc = sched_getaffinity(pid, size_cpu_set, &cpuset);
  if (0 != rc)
    ERROR("sched_getaffinity", rc);
  print_schedaffinity("in main", cpuset, 8);

  /* Search for the last / highest cpu being set -- claim, that this is the max cpu to be set, cough */
  for (i = 0; i < 8 * size_cpu_set; i++) {
    if (!CPU_ISSET(i, &cpuset)) {
      max_cpu_available = i;
      break;
    }
  }


  /* Limit the process to the first core, only */
  CPU_ZERO (&cpuset);
  CPU_SET (0, &cpuset);
  rc = sched_setaffinity (pid, size_cpu_set, &cpuset);
  if (0 != rc)
    ERROR("sched_setaffinity", rc);
  print_schedaffinity("in main after sched_setaffinity", cpuset, 8);


  /* Let's start NUM threads and have them limit their scheduling */
  sleep(1);
  struct thread_data * thread_data = (struct thread_data*)malloc(sizeof(struct thread_data) * NUM);
  for (i = 0; i < NUM; i++) {
    thread_data[i].thread_num = i;
    pthread_create (&thread_data[i].thread, NULL, thread_func, &thread_data[i]);
  }

  /* And wait for them to finish... */
  for (i = 0; i < NUM; i++) {
    pthread_join (thread_data[i].thread, NULL);
  }
  return 0;
}

编辑:应该澄清苹果，因为OSX10.5(豹)提供了亲和力，如在https://developer.apple.com/library/mac/releasenotes/Performance/RN-AffinityAPI/