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如何将线程绑定到特定的CPU核

article 2024/9/20 17:40:45

要将线程绑定到特定的CPU核（也称为“设置CPU亲和性”）并分配资源，可以使用pthread库结合sched库中的函数来实现。具体来说，Linux系统中有pthread和sched库函数，例如pthread_setaffinity_np()来设置线程的CPU亲和性。

使用`pthread_setaffinity_np()`绑定线程到特定CPU核

在Linux系统上，使用pthread_setaffinity_np()函数来绑定线程到特定的CPU核。该函数是一个GNU特定的扩展（“np”表示“non-portable”）。

`pthread_setaffinity_np()` 函数

原型：

int pthread_setaffinity_np(pthread_t thread, size_t cpusetsize, const cpu_set_t *cpuset);

用途：设置线程的CPU亲和性，使其只在指定的CPU核上运行。
参数：
- thread：线程的标识符。
- cpusetsize：CPU集的大小（通常是sizeof(cpu_set_t)）。
- cpuset：指向cpu_set_t类型的指针，指定线程可以运行的CPU核。
返回值：成功返回0，失败返回错误代码。

示例代码

以下是一个完整的示例程序，演示如何将线程绑定到特定的CPU核：

#define _GNU_SOURCE  // 必须定义，以便使用GNU扩展
#include <pthread.h>
#include <sched.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

// 线程函数
void *thread_function(void *arg) {
    int thread_num = *((int *)arg);
    printf("Thread %d is running on CPU %d\n", thread_num, sched_getcpu());
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t thread1, thread2;  // 线程ID
    cpu_set_t cpuset1, cpuset2;  // CPU集
    int core1 = 0, core2 = 1;    // 指定线程运行的CPU核

    // 初始化并设置CPU集
    CPU_ZERO(&cpuset1);  // 清除CPU集
    CPU_SET(core1, &cpuset1);  // 将CPU 0添加到集
    CPU_ZERO(&cpuset2);
    CPU_SET(core2, &cpuset2);  // 将CPU 1添加到集

    // 创建线程1
    if (pthread_create(&thread1, NULL, thread_function, &core1) != 0) {
        perror("Failed to create thread 1");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 将线程1绑定到CPU 0
    if (pthread_setaffinity_np(thread1, sizeof(cpu_set_t), &cpuset1) != 0) {
        perror("Failed to set CPU affinity for thread 1");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 创建线程2
    if (pthread_create(&thread2, NULL, thread_function, &core2) != 0) {
        perror("Failed to create thread 2");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 将线程2绑定到CPU 1
    if (pthread_setaffinity_np(thread2, sizeof(cpu_set_t), &cpuset2) != 0) {
        perror("Failed to set CPU affinity for thread 2");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 等待线程完成
    pthread_join(thread1, NULL);
    pthread_join(thread2, NULL);

    printf("Both threads have finished.\n");
    return 0;
}

代码解释

包含GNU库扩展：定义_GNU_SOURCE，以便使用GNU特定的函数，如pthread_setaffinity_np()和sched_getcpu()。
CPU集（cpu_set_t）操作：
- 使用CPU_ZERO(&cpuset)初始化CPU集，清除所有CPU位。
- 使用CPU_SET(core, &cpuset)将指定的CPU核添加到集（core是CPU核编号）。
线程创建和绑定：
- 使用pthread_create()函数创建线程。
- 使用pthread_setaffinity_np()函数将线程绑定到特定的CPU核。
获取线程当前运行的CPU核：
- 在线程函数中使用sched_getcpu()获取线程当前运行的CPU核编号。
等待线程完成：使用pthread_join()等待线程完成。

编译和运行

编译时需要链接pthread库：

gcc -o thread_affinity thread_affinity.c -pthread
./thread_affinity

示例输出

假设有至少两个CPU核，输出可能类似于：

Thread 1 is running on CPU 0
Thread 2 is running on CPU 1
Both threads have finished.

注意事项

CPU核编号：CPU核的编号从0开始，CPU_SET()中的参数应符合系统的实际核编号。
多核处理器：确保系统有足够的CPU核来绑定线程，否则程序可能会失败。
特定平台支持：pthread_setaffinity_np()是GNU特定的扩展函数，因此不具有跨平台的兼容性。如果在其他操作系统上开发，需要使用相应的API（例如Windows的SetThreadAffinityMask）。

通过使用pthread_setaffinity_np()，可以更好地控制线程的CPU亲和性和资源分配，从而提高程序的性能。

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http://www.kler.cn/news/285080.html