进程怎么绑定 CPU

把进程绑定到某个 CPU 上运行是怎么实现的？

首先，我们先来了解下将进程与 CPU 进行绑定的好处。

所以，将进程与 CPU 进行绑定可以提高 CPU 缓存的命中率，从而提高性能。而进程与 CPU 绑定被称为： CPU 亲和性 。

设置进程的 CPU 亲和性

前面介绍了进程与 CPU 绑定的好处后，现在来介绍一下在 Linux 系统下怎么将进程与 CPU 进行绑定的（也就是设置进程的 CPU 亲和性）。

Linux 系统提供了一个名为 sched_setaffinity 的系统调用，此系统调用可以设置进程的 CPU 亲和性。我们来看看 sched_setaffinity 系统调用的原型：

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

下面介绍一下 sched_setaffinity 系统调用各个参数的作用：

• pid ：进程ID，也就是要进行绑定 CPU 的进程ID。
• cpusetsize ：mask 参数所指向的 CPU 集合的大小。
• mask ：与进程进行绑定的 CPU 集合（由于一个进程可以绑定到多个 CPU 上运行）。

参数 mask 的类型为 cpu_set_t ，而 cpu_set_t 是一个位图，位图的每个位表示一个 CPU，如下图所示：

例如，将 cpu_set_t 的第0位设置为1，表示将进程绑定到 CPU0 上运行，当然我们可以将进程绑定到多个 CPU 上运行。

我们通过一个例子来介绍怎么通过 sched_setaffinity 系统调用来设置进程的 CPU 亲和性：

#define _GNU_SOURCE
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main(int argc, char **argv)
{
    cpu_set_t cpuset;

    CPU_ZERO(&cpuset);    // 初始化CPU集合，将 cpuset 置为空
    CPU_SET(2, &cpuset);  // 将本进程绑定到 CPU2 上

    // 设置进程的 CPU 亲和性
    if (sched_setaffinity(0, sizeof(cpuset), &cpuset) == -1) {
        printf("Set CPU affinity failed, error: %s\n", strerror(errno));
        return-1; 
    }

    return0;
}

CPU 亲和性实现

知道怎么设置进程的 CPU 亲和性后，现在我们来分析一下 Linux 内核是怎样实现 CPU 亲和性功能的。

Linux 内核为每个 CPU 定义了一个类型为 struct rq 的 可运行的进程队列 ，也就是说，每个 CPU 都拥有一个独立的可运行进程队列。

一般来说，CPU 只会从属于自己的可运行进程队列中选择一个进程来运行。也就是说，CPU0 只会从属于 CPU0 的可运行队列中选择一个进程来运行，而绝不会从 CPU1 的可运行队列中获取。

所以，从上面的信息中可以分析出，要将进程绑定到某个 CPU 上运行，只需要将进程放置到其所属的 可运行进程队列 中即可。

下面我们来分析一下 sched_setaffinity 系统调用的实现， sched_setaffinity 系统调用的调用链如下：

sys_sched_setaffinity()
└→ sched_setaffinity()
   └→ set_cpus_allowed()
      └→ migrate_task()

从上面的调用链可以看出， sched_setaffinity 系统调用最终会调用 migrate_task 函数来完成进程与 CPU 进行绑定的工作，我们来分析一下 migrate_task 函数的实现：

static int
migrate_task(struct task_struct *p, int dest_cpu, struct migration_req *req)
{
    struct rq