如何将所有的进程运行在一个指定的CPU上

isiqi

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nginx Linux MySQL Ubuntu 配置管理

这是CU上的一个问题...

from: http://bbs.chinaunix.net/viewthread.php?tid=2330394

在SMP上，想把所有的用户态进程运行在一个CPU上，腾出其它CPU干其它事。Linux能通过简单的配置实现吗？而不是去修改内核代码。

回复:

Linux 内核 API 提供了一些方法，让用户可以修改位掩码或查看当前的位掩码：
sched_set_affinity() （用来修改位掩码）

sched_get_affinity() （用来查看当前的位掩码）

回复:

不改内核的话，直接用 taskset命令就可以啦，兄弟。
不过我喜欢直接在内核里面修改 sched_set_affinity，这样用户空间就省事了。

下面转载... taskset使用方法

from: http://www.blogkid.net/archives/2670.html

我的Linode 十分繁忙，在跑一些密集操作数据库的Rake任务时尤其如此。但我观察发现，Linode服务器的4核CPU，只有第1个核心（CPU#0）非常忙，其他都处于idle状态。

不了解Linux是如何调度的，但目前显然有优化的余地。除了处理正常任务，CPU#0还需要处理每秒网卡中断。因此，若能将CPU#0分担的任务摊派到其他CPU核心上，可以预见，系统的处理能力将有更大的提升。

两个名词

SMP (Symmetrical Multi-Processing)：指在一个计算机上汇集了一组处理器(多CPU)，各CPU之间共享内存子系统以及总线结构。 [更多... ]

CPU affinity ：中文唤作“CPU亲和力”，是指在CMP架构下，能够将一个或多个进程绑定到一个或多个处理器上运行。[更多... ]

一、在Linux上修改进程的“CPU亲和力”

在Linux上，可以通过 taskset 命令进行修改。以Ubuntu为例，运行如下命令可以安装taskset 工具。

# apt-get install schedutils

对运行中的进程，文档上说可以用下面的命令，把CPU#1 #2 #3分配给PID为2345的进程：

# taskset -cp 1,2,3 2345

但我尝试没奏效 ，于是我关掉了MySQL，并用taskset将它启动：

# taskset -c 1,2,3 /etc/init.d/mysql start

对于其他进程，也可如此处理（nginx除外，详见下文）。之后用top查看CPU的使用情况，原来空闲的#1 #2 #3，已经在辛勤工作了。

二、配置nginx绑定CPU

刚才说nginx除外，是因为nginx提供了更精确的控制。

在conf/nginx.conf 中，有如下一行：

worker_processes 1;

这是用来配置nginx启动几个工作进程的，默认为1。而nginx还支持一个名为worker_cpu_affinity的配置项，也就是说，nginx可以为每个工作进程绑定CPU 。我做了如下配置：

worker_processes 3;
worker_cpu_affinity 0010 0100 1000;

这里0010 0100 1000是掩码，分别代表第2、3、4颗cpu核心。

重启nginx后，3个工作进程就可以各自用各自的CPU了。

三、刨根问底

如果自己写代码，要把进程绑定到CPU，该怎么做？可以用sched_setaffinity 函数。在Linux上，这会触发一次系统调用。
如果父进程设置了affinity，之后其创建的子进程是否会有同样的属性？我发现子进程确实继承了父进程的affinity属性。

四、Windows？

在Windows上修改“CPU亲和力”，可以通过任务管理器搞定。

* 个人感觉，Windows系统中翻译的“处理器关系”比“CPU亲和力”容易理解点儿

—————–

进行了这样的修改后，即使系统负载达到3以上，不带缓存打开blogkid.net首页（有40多次查询）依然顺畅；以前一旦负载超过了1.5，响应就很慢了。效果很明显。

另外还有一篇文章:详细的用程序例子分析了CPU affinity (亲和力)

from:http://fuzhong1983.blog.163.com/blog/static/16847052009112413613231/

觉得人为控制一下cpu的绑定还是有用处的
1、linux的SMP负载均衡是基于进程数的，每个cpu都有一个可执行进程队列，只有当其中一个cpu的可执行队列里进程数比其他cpu队列进程数多25%时，才会将进程移动到另外空闲cpu上，也就是说cpu0上的进程数应该是比其他cpu上多，但是会在25%以内

2、我们的业务中耗费cpu的分四种类型，(1)网卡中断(2)1个处理网络收发包进程(3)耗费cpu的n个worker进程(4)其他不太耗费cpu的进程

基于1中的负载均衡是针对进程数，那么(1)(2)大部分时间会出现在cpu0上，(3)的n个进程会随着调度，平均到其他多个cpu上，(4)里的进程也是随着调度分配到各个cpu上；

当发生网卡中断的时候，cpu被打断了，处理网卡中断，那么分配到cpu0上的worker进程肯定是运行不了的

其他cpu上不是太耗费cpu的进程获得cpu时，就算它的时间片很短，它也是要执行的，那么这个时候，你的worker进程还是被影响到了；按照调度逻辑，一种非常恶劣的情况是：(1)(2)(3)的进程全部分配到cpu0上，其他不太耗费cpu的进程数很多，全部分配到 cpu1，cpu2，cpu3上。。那么网卡中断发生的时候，你的业务进程就得不到cpu了

如果从业务的角度来说，worker进程运行越多，肯定业务处理越快，人为的将它捆绑到其他负载低的cpu上，肯定能提高worker进程使用cpu的时间

找了个例子：

现在多CPU的趋势越来越大了. 有时候为了更好地操作机器, 需要将某个进程绑定到具体的CPU上去. 下面给出了一个进程绑定到具体的CPU上去的一个例子.

view plaincopy to clipboardprint?
·········10········20········30········40········50········60········70········80········90········100·······110·······120·······130·······140·······150
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/sysinfo.h>
#include<unistd.h>

#define __USE_GNU
#include<sched.h>
#include<ctype.h>
#include<string.h>

int main(int argc, char* argv[])
{
int num = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);
int created_thread = 0;
int myid;
int i;
int j = 0;

cpu_set_t mask;
cpu_set_t get;

if (argc != 2)
{
printf("usage : ./cpu num\n");
exit(1);
}

myid = atoi(argv[1]);

printf("system has %i processor(s). \n", num);

CPU_ZERO(&mask);
CPU_SET(myid, &mask);

if (sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask) == -1)
{
printf("warning: could not set CPU affinity, continuing...\n");
}
while (1)
{

CPU_ZERO(&get);
if (sched_getaffinity(0, sizeof(get), &get) == -1)
{
printf("warning: cound not get cpu affinity, continuing...\n");
}
for (i = 0; i < num; i++)
{
if (CPU_ISSET(i, &get))
{
printf("this process %d is running processor : %d\n",getpid(), i);
}
}
}
return 0;
}
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/sysinfo.h>
#include<unistd.h>

#define __USE_GNU
#include<sched.h>
#include<ctype.h>
#include<string.h>

int main(int argc, char* argv[])
{
int num = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);
int created_thread = 0;
int myid;
int i;
int j = 0;

cpu_set_t mask;
cpu_set_t get;

if (argc != 2)
{
printf("usage : ./cpu num\n");
exit(1);
}

myid = atoi(argv[1]);

printf("system has %i processor(s). \n", num);

CPU_ZERO(&mask);
CPU_SET(myid, &mask);

if (sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask) == -1)
{
printf("warning: could not set CPU affinity, continuing...\n");
}
while (1)
{

CPU_ZERO(&get);
if (sched_getaffinity(0, sizeof(get), &get) == -1)
{
printf("warning: cound not get cpu affinity, continuing...\n");
}
for (i = 0; i < num; i++)
{
if (CPU_ISSET(i, &get))
{
printf("this process %d is running processor : %d\n",getpid(), i);
}
}
}
return 0;
}

下面是在两个终端分别执行了./cpu 0 ./cpu 2 后得到的结果. 效果比较明显.

QUOTE:
Cpu0 : 5.3%us, 5.3%sy, 0.0%ni, 87.4%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 2.0%si, 0.0%st
Cpu1 : 0.0%us, 0.0%sy, 0.0%ni,100.0%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 0.0%si, 0.0%st
Cpu2 : 5.0%us, 12.2%sy, 0.0%ni, 82.8%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 0.0%si, 0.0%st
Cpu3 : 0.0%us, 0.0%sy, 0.0%ni,100.0%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 0.0%si, 0.0%st
Cpu4 : 0.0%us, 0.0%sy, 0.0%ni, 99.7%id, 0.3%wa, 0.0%hi, 0.0%si, 0.0%st
Cpu5 : 0.0%us, 0.0%sy, 0.0%ni,100.0%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 0.0%si, 0.0%st
Cpu6 : 0.0%us, 0.0%sy, 0.0%ni,100.0%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 0.0%si, 0.0%st
Cpu7 : 0.0%us, 0.0%sy, 0.0%ni,100.0%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 0.0%si, 0.0%st
///////////////////////////////////////////////
CPU Affinity (CPU亲合力)

CPU亲合力就是指在Linux系统中能够将一个或多个进程绑定到一个或多个处理器上运行.
一个进程的CPU亲合力掩码决定了该进程将在哪个或哪几个CPU上运行.在一个多处理器系统中,设置CPU亲合力的掩码可能会获得更好的性能.
一个CPU的亲合力掩码用一个cpu_set_t结构体来表示一个CPU集合,下面的几个宏分别对这个掩码集进行操作:
CPU_ZERO() 清空一个集合
CPU_SET()与CPU_CLR()分别对将一个给定的CPU号加到一个集合或者从一个集合中去掉.
CPU_ISSET()检查一个CPU号是否在这个集合中.
其实这几个的用法与select()函数那几个调用差不多.
下面两个函数就是最主要的了:
sched_setaffinity(pid_t pid, unsigned int cpusetsize, cpu_set_t *mask)
该函数设置进程为pid的这个进程,让它运行在mask所设定的CPU上.如果pid的值为0,则表示指定的是当前进程,使当前进程运行在mask所设定的那些CPU上.第二个参数cpusetsize是

mask所指定的数的长度.通常设定为sizeof(cpu_set_t).如果当前pid所指定的CPU此时没有运行在mask所指定的任意一个CPU上,则该指定的进程会从其它CPU上迁移到mask的指定的

一个CPU上运行.
sched_getaffinity(pid_t pid, unsigned int cpusetsize, cpu_set_t *mask)
该函数获得pid所指示的进程的CPU位掩码,并将该掩码返回到mask所指向的结构中.即获得指定pid当前可以运行在哪些CPU上.同样,如果pid的值为0.也表示的是当前进程.

这几个宏与函数的具体用法前面已经有讲解.

关于cpu_set_t的定义

# define __CPU_SETSIZE 1024
# define __NCPUBITS (8 * sizeof (__cpu_mask))

typedef unsigned long int __cpu_mask;

# define __CPUELT(cpu) ((cpu) / __NCPUBITS)
# define __CPUMASK(cpu) ((__cpu_mask) 1 << ((cpu) % __NCPUBITS))

typedef struct
{
__cpu_mask __bits[__CPU_SETSIZE / __NCPUBITS];
} cpu_set_t;

# define __CPU_ZERO(cpusetp) \
do { \
unsigned int __i; \
cpu_set_t *__arr = (cpusetp); \
for (__i = 0; __i < sizeof (cpu_set_t) / sizeof (__cpu_mask); ++__i) \
__arr->__bits[__i] = 0; \
} while (0)
# define __CPU_SET(cpu, cpusetp) \
((cpusetp)->__bits[__CPUELT (cpu)] |= __CPUMASK (cpu))
# define __CPU_CLR(cpu, cpusetp) \
((cpusetp)->__bits[__CPUELT (cpu)] &= ~__CPUMASK (cpu))
# define __CPU_ISSET(cpu, cpusetp) \
(((cpusetp)->__bits[__CPUELT (cpu)] & __CPUMASK (cpu)) != 0)

在我的机器上sizeof(cpu_set_t)的大小为128,即一共有1024位.第一位代表一个CPU号.某一位为1则表示某进程可以运行在该位所代表的cpu上.例如
CPU_SET(1, &mask);
则mask所对应的第2位被设置为1.
此时如果printf("%d\n", mask.__bits[0]);就打印出2.表示第2位被置为1了.

具体我是参考man sched_setaffinity文档中的函数的.
然后再参考了一下IBM的 developerWorks上的一个讲解.
http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-affinity.html

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