apollo源码解读：进程或线程绑定指定CPU

1.简介

CPU绑定指的是在多CPU的系统中将进程或线程绑定到指定的CPU核上去执行。在Linux中，我们可以利用CPU affinity属性把进程绑定到一个或多个CPU核上。

CPU Affinity是进程的一个属性，这个属性指明了进程调度器能够把这个进程调度到哪些CPU上。 该属性要求进程在某个指定的 CPU 上尽量长时间地运行而不被迁移到其他处理器。

CPU Affinity分为2种：soft affinity和hard affinity。soft affinity只是一个建议，如果不可避免，调度器还是会把进程调度到其它的CPU上去执行；hard affinity则是调度器必须遵守的规则， 2.6 以上版本的 Linux 内核可以让开发人员可以编程实现hard affinity 。

2.使用hard affinity的意义

提高CPU缓存命中率CPU之间是不共享缓存的，如果进程频繁地在多个CPU之间切换，则会使旧CPU的cache失效，失去了利用 CPU 缓存的优势。如果进程只在某个CPU上执行，可以避免进程在一个CPU上停止执行，然后在不同的CPU上重新执行时发生的缓存无效而引起的性能成本。

适合对时间敏感的应用在实时性要求高应用中，我们可以把重要的系统进程绑定到指定的CPU上，把应用进程绑定到其余的CPU上。这种做法确保对时间敏感的应用程序可以得到运行，同时可以允许其他应用程序使用其余的计算资源。

3.输出绑定信息，直接上代码吧

//编译指令：g++ main.cpp -lpthread -std=c++17
//运行指令：./a.out
//显示线程运行所在CPU
#include 
#include 
#include 

using namespace std;

void fun(int a)
{
  while (1)
  {
    //获知当前进程运行在哪个CPU(感觉应该是线程，实验测试一个进程两个线程很结果不一样)
    int cpuid = sched_getcpu();
    std::cout << a << "---cpuid : " << cpuid << std::endl;
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
  }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
  std::thread t1(fun, 1);
  std::thread t2(fun, 2);
  t1.join();
  t2.join();

  return 0;
}

4.进程与CPU绑定，使用liunx下的API:sched_setaffinity和sched_getaffinity

//编译指令：g++ main.cpp -lpthread -std=c++17
//运行指令：./a.out
//进程与CPU的绑定
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

using namespace std;

void fun2(std::string str, std::string str2)
{
  while (1)
  {
    int cpuid = sched_getcpu();
    std::cout << str << "  " << str2 << "---cpuid : " << cpuid << std::endl;
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000));
  }
}

void fun1(std::string str)
{
  std::thread t1(fun2, str, "thread1");
  std::thread t2(fun2, str, "thread2");
  t1.join();
  t2.join();
}

int main(int argc, char *argv[])
{
  int parentCPU, childCPU;
  int j;
  int cpu_num = -1;
  if (argc != 3)
  {
    fprintf(stderr, "Usage: %s parent-cpu child-cpu\n", argv[0]);
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  parentCPU = atoi(argv[1]);
  childCPU = atoi(argv[2]);

  cpu_set_t set;
  CPU_ZERO(&set);
  switch (fork())
  {
  case -1:
  {
    /* Error */
    fprintf(stderr, "fork error\n");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  case 0:
  {
    /* Child */
    CPU_SET(childCPU, &set);
    if (sched_setaffinity(getpid(), sizeof(set), &set) == -1)
    {
      fprintf(stderr, "child sched_setaffinity error\n");
      exit(EXIT_FAILURE);
    }

    fun1("child process");
    exit(EXIT_SUCCESS);
  }
  default:
  {
    /* Parent */
    CPU_SET(parentCPU, &set);
    if (sched_setaffinity(getpid(), sizeof(set), &set) == -1)
    {
      fprintf(stderr, "parent sched_setaffinity error\n");
      exit(EXIT_FAILURE);
    }
    fun1("Parent process");
    wait(NULL); /* Wait for child to terminate */
    exit(EXIT_SUCCESS);
  }
  }

  return 0;
}

5.线程与CPU绑定，使用liunx下的API:pthread_setaffinity_np和pthread_getaffinity_np

//编译指令：g++ main.cpp -lpthread -std=c++17
//运行指令：./a.out
//线程与CPU的绑定
#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;

int cpu_num = 0;

void fun(int p_cpuid)
{
  cpu_set_t set;
  CPU_ZERO(&set);
  CPU_SET(p_cpuid, &set);
  pthread_setaffinity_np(pthread_self(), sizeof(set), &set);
  while (1)
  {
    int cpuid = sched_getcpu();

    int curcpu = -1;
    cpu_set_t cpuset;
    CPU_ZERO(&cpuset);
    pthread_getaffinity_np(pthread_self(), sizeof(cpuset), &cpuset);
    for (int j = 0; j < cpu_num; j++)
    {
      if (CPU_ISSET(j, &cpuset))
      {
        curcpu = j;
      }
    }
    std::cout << pthread_self() << " sched_getcpu : " << cpuid << " pthread_getaffinity_np : " << curcpu << std::endl;
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
  }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
  cpu_num = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);
  std::thread t1(fun, 5);
  std::thread t2(fun, 6);
  t1.join();
  t2.join();

  return 0;
}

6.用taskset命令实现CPU绑定

此处不做展示了