1. 绑定目的

在 Linux 系统中，线程调度是由内核自主完成的。当系统运行在多核 CPU 上时，线程有可能在不同的 CPU 核上来回切换运行。这不利于 CPU 的缓存，缺页率较高。

以 Intel i5 CPU 为例。在多核 CPU 结构中，每个 CPU 有各自的 L1、L2 缓存，而 L3 缓存是共用的。如果一个线程在 CPU 间来回切换，各个 CPU 的缓存的命中率将会降低。而如果线程不管如何调度，都始终可以在一个 CPU 上执行，那么其数据的 L1、L2 缓存的命中率将得到显著提高。

2. 使用命令进行绑定

使用命令 taskset 可以把线程绑定为指定 CPU 上。

taskset 命令使用方法如下：

taskset -p <cpu_set> <pid>

线程的 pid 可以使用 pstree -p | grep <pthread_name> 来获取。但该方法的前提是线程必须已设置名称，否则无法使用 pstree 来查看线程。

cpu_set 为线程对应的 CPU 集，为整型类型，其数值为 1 的 bit 位对应着哪一号 CPU（从 0 起算）。例如 cpu_set 为 1（0001）时对应 1 号 CPU，为 4（0100）时对应 2 号 CPU。

当 cpu_set 有多个 bit 位为 1 时，表示系统会把线程随机调度到在这些 CPU 之一上运行。例如当线程对应的 cpu_set 为 3 即二进制 0011 时，表示该线程将被系统随机地在 0 号 CPU 或 1 号 CPU 上调度运行。

当 taskset 不使用 <cpu_set> 只使用 -p <pid> 时，表示查询该线程对应的 CPU 集情况。

以下示例将使用命令 taskset 把线程号为 1958 的线程绑定为 1 号 CPU 上：

~ # taskset -p 1958
pid 1958's current affinity mask: 3
~ # taskset -p 2 1958
pid 1958's current affinity mask: 3
pid 1958's new affinity mask: 2

3. 在程序中进行绑定

在 Linux 中，可以使用 sched_setaffinity() 改变线程对应的 CPU 集，把线程绑定到指定 CPU 上。

函数 sched_setaffinity 所属头文件 <sched.h>，函数原型如下：

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

可见，该实际上就是把线程 pid 设置为指定 CPU 集。当传参 pid 为 0 时表示把当前线程的 CPU 集设置为 mask。

cpu_set_t 类型本质上为一个整型数组，Linux 提供以下 5 个宏函数操作 CPU 集（以下数据类型仅供阅读）：

宏函数	功能
`CPU_SET(int cpu, cpu_set_t* cpusetp)`	把 `cpu` 添加到 `cpusetp` 中
`CPU_CLR(int cpu, cpu_set_t* cpusetp)`	把 `cpu` 从 `cpusetp` 中删除
`int CPU_ISSET(int cpu, cpu_set_t* cpusetp)`	判断 `cpu` 是否在 `cpusetp` 中，存在则返回 1，否则返回 0
`CPU_ZERO(cpu_set_t* cpusetp)`	清空 `cpusetp`，即把 `cpusetp` 的每一 bit 位清零
`CPU_COUNT(cpu_set_t* cpusetp)`	查询 `cpusetp` 的 bit 位为 1 的个数，即线程调度的 CPU 个数

其中，cpu 指的是哪一号 CPU，该编号从 0 起算。

在使用以上宏时，需先打开宏 __USE_CHU 与 _GNU_SOURCE 告诉编译器启动以上宏函数，且这些宏声明必须在所有头文件声明之前：

#ifndef __USE_CHU
#define __USE_CHU
#endif#define _GNU_SOURCE#include <sched.h>

以下示例把当前线程绑定为 3 号 CPU 上：

cpu_set_t mask;
CPU_ZERO(&mask);
CPU_SET(3, &mask);
sched_setaffinity(0, sizeof(cpu_set_t), &mask);

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【Linux 编程】线程绑定 CPU

1. 绑定目的

2. 使用命令进行绑定

3. 在程序中进行绑定

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