如何查询网站点击量,关键词优化网站排名,网站建设费用细项,母婴网站建设策划书昨天在群里有朋友问#xff1a;把进程绑定到某个 CPU 上运行是怎么实现的。首先#xff0c;我们先来了解下将进程与 CPU 进行绑定的好处。进程绑定 CPU 的好处#xff1a;在多核 CPU 结构中#xff0c;每个核心有各自的L1、L2缓存#xff0c;而L3缓存是共用的。如果一个进… 昨天在群里有朋友问把进程绑定到某个 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。进程绑定 CPU 的好处在多核 CPU 结构中每个核心有各自的L1、L2缓存而L3缓存是共用的。如果一个进程在核心间来回切换各个核心的缓存命中率就会受到影响。相反如果进程不管如何调度都始终可以在一个核心上执行那么其数据的L1、L2 缓存的命中率可以显著提高。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。cpusetsizemask 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 sched.h
#include stdio.h
#include string.h
#include stdlib.h
#include unistd.h
#include errno.hint 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; }return 0;
}
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。本文使用的 Linux 内核版本为 2.6.23Linux 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 *rq task_rq(p);// 情况1:// 如果进程还没有在任何运行队列中// 那么只需要将进程的 cpu 字段设置为 dest_cpu 即可if (!p-se.on_rq !task_running(rq, p)) {set_task_cpu(p, dest_cpu);return 0;}// 情况2:// 如果进程已经在某一个 CPU 的可运行队列中// 那么需要将进程从之前的 CPU 可运行队列中迁移到新的 CPU 可运行队列中// 这个迁移过程由 migration_thread 内核线程完成// 构建进程迁移请求init_completion(req-done);req-task p;req-dest_cpu dest_cpu;list_add(req-list, rq-migration_queue);return 1;
}
我们先来介绍一下 migrate_task 函数各个参数的意义p要设置 CPU 亲和性的进程描述符。dest_cpu绑定的 CPU 编号。req进程迁移请求对象下面会介绍。所以migrate_task 函数的作用就是将进程描述符为 p 的进程绑定到编号为 dest_cpu 的目标 CPU 上。migrate_task 函数主要分两种情况来将进程绑定到某个 CPU 上情况1如果进程还没有在任何 CPU 的可运行队列中不可运行状态那么只需要将进程描述符的 cpu 字段设置为 dest_cpu 即可。当进程变为可运行时会根据进程描述符的 cpu 字段来自动放置到对应的 CPU 可运行队列中。情况2如果进程已经在某个 CPU 的可运行队列中那么需要将进程从之前的 CPU 可运行队列中迁移到新的 CPU 可运行队列中。迁移过程由 migration_thread 内核线程完成migrate_task 函数只是构建一个进程迁移请求并通知 migration_thread 内核线程有新的迁移请求需要处理。而进程迁移过程由 __migrate_task 函数完成我们来看看 __migrate_task 函数的实现static int
__migrate_task(struct task_struct *p, int src_cpu, int dest_cpu)
{struct rq *rq_dest, *rq_src;int ret 0, on_rq;...rq_src cpu_rq(src_cpu); // 进程所在的原可运行队列rq_dest cpu_rq(dest_cpu); // 进程希望放置的目标可运行队列...on_rq p-se.on_rq; // 进程是否在可运行队列中可运行状态if (on_rq)deactivate_task(rq_src, p, 0); // 把进程从原来的可运行队列中删除set_task_cpu(p, dest_cpu);if (on_rq) {activate_task(rq_dest, p, 0); // 把进程放置到目标可运行队列中...}...return ret;
}
__migrate_task 函数主要完成以下两个工作把进程从原来的可运行队列中删除。把进程放置到目标可运行队列中。其工作过程如下图所示将进程从 CPU0 的可运行队列迁移到 CPU3 的可运行队列中如上图所示进程原本在 CPU0 的可运行队列中但由于重新将进程绑定到 CPU3所以需要将进程从 CPU0 的可运行队列迁移到 CPU3 的可运行中。迁移过程首先将进程从 CPU0 的可运行队列中删除然后再将进程插入到 CPU3 的可运行队列中。当 CPU 要运行进程时首先从它所属的可运行队列中挑选一个进程并将此进程调度到 CPU 中运行。总结从上面的分析可知其实将进程绑定到某个 CPU 只是将进程放置到 CPU 的可运行队列中。由于每个 CPU 都有一个可运行队列所以就有可能会出现 CPU 间可运行队列负载不均衡问题。如 CPU0 可运行队列中的进程比 CPU1 可运行队列多非常多从而导致 CPU0 的负载非常高而 CPU1 负载非常低的情况。当出现上述情况时就需要对 CPU 间的可运行队列进行重平衡操作有兴趣的可以自行阅读源码或参考相关资料。推荐阅读专辑|Linux文章汇总专辑|程序人生专辑|C语言我的知识小密圈关注公众号后台回复「1024」获取学习资料网盘链接。欢迎点赞关注转发在看您的每一次鼓励我都将铭记于心~嵌入式Linux微信扫描二维码关注我的公众号
