linxu 线程独占CPU


线程或进程独占CPU一般用来相对地提升实时性,但也不要指忘达到真正的实时操作系统的性能.

进程邦定CPU

我们通过系统调用sched_setaffinity进行绑定,通过sched_getaffinity获取绑定关系。注意这对方法是进程级别的绑定。代码中指定cpu0和cpu3,我们可以通过htop查看,两个cpu使用达到了100%,其他的cpu均不会(正常场景)。

#define _GNU_SOURCE             /* See feature_test_macros(7) */
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sched.h>
#include <pthread.h>

void* testfunc(void* t) {
  while(1);
  return NULL; 
}

int main()
{
  cpu_set_t mask;
  printf("pid=%d\n", getpid());
  CPU_ZERO(&mask);
  CPU_SET(0, &mask);//将cpu0绑定
  CPU_SET(3, &mask);//将cpu3绑定
  sched_setaffinity(0, sizeof(cpu_set_t), &mask) ;

  pthread_t tid1;//创建线程1
  if (pthread_create(&tid1, NULL, (void *)testfunc, NULL) != 0) 
  {      
    fprintf(stderr, "thread create failed\n");
    return -1;   
  }
  pthread_t tid2;//创建线程2
  if (pthread_create(&tid2, NULL, (void *)testfunc, NULL) != 0) 
  {      
    fprintf(stderr, "thread create failed\n");
    return -1;   
  } 
  pthread_join(tid1, NULL);
  pthread_join(tid1, NULL);
  return 0;
}

线程邦定CPU

对于线程绑定,我们需要借助pthread库,通过函数pthread_setaffinity_np来设置绑定cpu关系。我们通过htop查看,会放发现cpu0和cpu3使用率达到100%。

#define _GNU_SOURCE             /* See feature_test_macros(7) */
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sched.h>
#include <pthread.h>

void* testfunc(void* t) {
  int i = 3;
  while(i) {
     sleep(5);
     printf("tid=%d,cpu=%d\n",pthread_self(), sched_getcpu());
     i--;
  }
  while(1);
  return NULL; 
}

int main()
{
  cpu_set_t mask;
  printf("pid=%d\n", getpid());
  CPU_ZERO(&mask);

  pthread_t tid1;
  if (pthread_create(&tid1, NULL, (void *)testfunc, NULL) != 0) 
  {      
    fprintf(stderr, "thread create failed\n");
    return -1;   
  }
  pthread_t tid2;
  if (pthread_create(&tid2, NULL, (void *)testfunc, NULL) != 0) 
  {      
    fprintf(stderr, "thread create failed\n");
    return -1;   
  } 
  printf("tid1=%d,tid2=%d\n", tid1,tid2);

  CPU_SET(0, &mask);//绑定cpu0
  pthread_setaffinity_np(tid1, sizeof(cpu_set_t), &mask) ;

  //清除之前设置,重新设置绑定cpu3
  CPU_ZERO(&mask);
  CPU_SET(3, &mask);
  pthread_setaffinity_np(tid2, sizeof(cpu_set_t), &mask) ;

  pthread_join(tid1, NULL);
  pthread_join(tid1, NULL);
  return 0;
}

配置内核禁止调度到某些核心

上面的设置只能保证进程或者线程运行在特定的cpu上,但仍然不能独自享有,时间片到了也是有可能被切换出去。那么有什么方法将可以独占某个cpu呢?答案是肯定。我们可以设置linux 启动参数grub,在启动参数后面增加isolcpus=a,b,c。具体修改如下:

编辑grub文件后再执行该命令grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg更新grub,重要,重要,重要。

这样在系统启动后,操作系统就不会把任务调度到cpu0和cpu3上。但是我通过htop观察cpu0、cpu3使用率,并非始终是0,而是有略微的变化,后来经过查询相关说明,内核线程任然会调度到cpu0和cpu3上。也就是说这种方式只能控制用户进程。

接下我们就可以通过sched_setaffinity方式进行绑定,以达到独占效果,但是操作grub要非常谨慎,搞不好系统会起不来啊


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