随手记——SMP系统中亲和性获取和设置

Posted 2022-01-17 穿越临界点

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1 什么是亲和性

亲和性简单理解就是某一个线程或中断和哪个处理器核亲近。和哪个（一个或多个）核亲近，就在占用哪个核的资源，除非这个核被关闭了。

系统默认的亲和性就是对所有核无差别对待，一个线程可以负载分担到任何核上。

2 为什么要设置亲和性

系统默认的所有线程和中断的亲和性是会根据负载，均匀分担到各个核上的。所以，会存在经常动态调整绑核关系的情况。因为核迁移过程是需要时间的，也会影响Cache命中率，经常进行核迁移会影响系统性能。

系统的使用者由于对业务比较熟悉，所以可以选择将指定的线程绑定在指定的处理器核心上，以提高系统的效率和稳定性。此外，定位问题也比较直观一些。

3 设置线程亲和性

3.1 在shell中设置亲和性

在shell中设置亲和性的指令是 taskset 。该指令可以将指定线程迁移到指定的CPU核心（簇）上。

# 设置亲和性
指令名称 选项	CPU核心列表	线程ID
taskset -pc 0,1-3,5 PID

# 获取亲和性
taskset -p PID

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3.2 在C语言中设置亲和性

在C语言中设置亲和性的接口有3组，如下表所示。

接口	功能	说明
int sched_setaffinity(pid_t pid, size_t cpusetsize, cpu_set_t *mask);	设置进程或线程（轻量级进程)亲和性	pid填0就是本进程；pid填syscall(SYS_gettid)就是轻量级进程。
int sched_getaffinity(pid_t pid, size_t cpusetsize, cpu_set_t *mask);	获取进程或线程（轻量级进程)亲和性	同上
int pthread_setaffinity_np(pthread_t thread, size_t cpusetsize, const cpu_set_t *cpuset);	设置线程亲和性	和上述接口对比主要是第一个入参类型不同。
int pthread_getaffinity_np(pthread_t thread, size_t cpusetsize, cpu_set_t *cpuset);	获取线程亲和性	同上
int pthread_attr_setaffinity_np(pthread_attr_t *attr, size_t cpusetsize, const cpu_set_t *cpuset);	设置线程亲和性	用在创建线程之前，和上述接口的主要区别也是第一个参数。
int pthread_attr_getaffinity_np(pthread_attr_t *attr, size_t cpusetsize, cpu_set_t *cpuset);	获取线程亲和性	同上

下面，只对第一组接口给出使用示例。其他接口的用法大同小异，遇到之后查询一下man手册就可以了。

  1 #define _GNU_SOURCE
  2 #include <stdio.h>
  3 #include <unistd.h>
  4 #include <sched.h>
  5 #include <sys/syscall.h>
  6
  7
  8 /* Get thread affinity */
  9 int get_thread_affinity()
 10 
 11         pid_t tid;
 12         cpu_set_t mask;
 13         int cpu_num = 0;
 14         int i = 0;
 15
 16         tid = syscall(SYS_gettid); //or use syscall(__NR_gettid)
 17         CPU_ZERO(&mask);
 18
 19         if (sched_getaffinity(tid, sizeof(cpu_set_t), &mask)) 
 20                 perror("");
 21                 return -1;
 22         
 23         cpu_num = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);
 24         for (i = 0; i < cpu_num; i++) 
 25                 if (CPU_ISSET(i, &mask))
 26                         printf("The %d cpu is set.\\n", i);
 27         
 28
 29         return 0;
 30 
 31 /* Set thread affinity */
 32 int set_thread_affinity(int cpu_no)
 33 
 34         pid_t tid;
 35         cpu_set_t mask;
 36
 37         tid = syscall(SYS_gettid);
 38         CPU_ZERO(&mask);
 39         CPU_SET(cpu_no, &mask);
 40
 41         if (sched_setaffinity(tid, sizeof(cpu_set_t), &mask)) 
 42                 perror("");
 43                 return -1;
 44         
 45
 46         return 0;
 47 
 48
 49 int main(int argc, char* argv[])
 50 
 51         (void)get_thread_affinity();
 52         (void)set_thread_affinity(3);
 53         printf("------------------after set affinity---------------------\\n");
 54         (void)get_thread_affinity();
 55
 56
 57         return 0;
 58                                        

---

4 设置中断的亲和性

设置和获取中断亲和性可以借助proc系统。设置就是往文件中写，获取直接读取文件即可。

# 例如将中断号8的亲和性设置为第0-3个核上
# 掩码形式
echo f > /proc/irq/8/smp_affinity
# 列表形式
echo 0-3 > /proc/irq/8/smp_affinity_list

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