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[26455] 2021-06-17_Linux进程管理之任务绑定

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-19
2021-06-17_Linux进程管理之任务绑定 L i n u x   进 程 管 理 之 任 务 绑 定 L i n u x 学 习   2 0 2 1 - 0 6 - 1 7 以 下 文 章 来 源 于 人 人 都 是 极 客   ， 作 者 布 道 师 P e t e r 来 自 公 众 号 ： 来 自 公 众 号 ： 人 人 都 是 极 客 人 人 都 是 极 客 什 么 是 进 程 的 什 么 是 进 程 的   C P U   亲 和 性 ？ 亲 和 性 ？ 在 多 核 结 构 中 ， 每 个 核 有 各 自 的 L 1 缓 存 ， 相 同 类 型 的 核 被 划 分 在 同 一 个 c l u s t e r 中 ， 而 不 同 c l u s t e r 之 间 又 有 共 用 的 L 2 缓 存 。 讲 负 载 均 衡 的 时 候 我 们 讲 过 一 个 进 程 在 核 之 间 来 回 切 换 的 时 候 ， 各 个 核 之 间 的 缓 存 命 中 率 会 降 低 ， 所 以 ， 将 进 程 与   C P U   进 行 绑 定 可 以 提 高   C P U   缓 存 的 命 中 率 ， 从 而 提 高 性 能 。 这 种 绑 定 关 系 就 叫 做 ： 进 程 的   C P U   亲 和 性 。 如 何 设 置 进 程 的 如 何 设 置 进 程 的   C P U   亲 和 性 ？ 亲 和 性 ？ L i n u x   系 统 提 供 了 一 个 名 为   s c h e d _ s e t a f f i n i t y   的 系 统 调 用 ， 此 系 统 调 用 可 以 设 置 进 程 的   C P U   亲 和 性 。 p i d ： 进 行 绑 定   C P U   的 进 程 I D 号 c p u s e t s i z e ： 参 数   m a s k   指 向 的   C P U   集 合 的 大 小 m a s k ： 与 进 程 绑 定 的   C P U   集 合 c p u _ s e t _ t   类 型 是 个 位 图 ， 可 以 理 解 为   C P U   集 ， 通 过 宏 来 进 行 清 除 、 设 置 以 及 判 断 ： C P U   集 可 以 认 为 是 一 个 掩 码 ， 每 个 设 置 的 位 都 对 应 一 个 可 以 合 法 调 度 的   C P U ， 而 未 设 置 的 位 则 对 应 一 个 不 可 调 度 的   C P U 。 换 言 之 ， 线 程 都 被 绑 定 了 ， 只 能 在 那 些 对 应 位 被 设 置 了 的 处 理 器 上 运 行 。 通 常 ， 掩 码 中 的 所 有 位 都 被 置 位 了 ， 也 就 是 可 以 在 所 有 的   C P U   中 调 度 。 人 人 都 是 极 客 人 人 都 是 极 客   . 号 主 P e t e r   L i u ， N X P 资 深 系 统 工 程 师 ， 谷 歌 优 秀 讲 师 ， C S D N 博 客 专 家 。 主 要 分 享 A R M ， L i n u x ， A n d r o i d 等 技 术 和 职 业 发 展 与 项 目 管 理 。 s c h e d _ s e t a f f i n i t y ( p i d _ t   p i d ,   s i z e _ t   c p u s e t s i z e ,   c o n s t   c p u _ s e t _ t   * m a s k ) / / 初 始 化 ， 设 为 空 v o i d   C P U _ Z E R O   ( c p u _ s e t _ t   * s e t ) ;   / / 将 某 个 c p u 加 入 c p u 集 中   v o i d   C P U _ S E T   ( i n t   c p u ,   c p u _ s e t _ t   * s e t ) ;   / / 将 某 个 c p u 从 c p u 集 中 移 出   v o i d   C P U _ C L R   ( i n t   c p u ,   c p u _ s e t _ t   * s e t ) ;   / / 判 断 某 个 c p u 是 否 已 在 c p u 集 中 设 置 了   i n t   C P U _ I S S E T   ( i n t   c p u ,   c o n s t   c p u _ s e t _ t   * s e t ) ;
我 们 来 看 看   s c h e d _ s e t a f f i n i t y   系 统 调 用 的 例 子 ， 将 进 程 绑 定 到   C P U 2   上 运 行 ： C P U   亲 和 性 的 实 现 亲 和 性 的 实 现 我 们 知 道 每 个   C P U   都 拥 有 一 个 独 立 的 可 运 行 进 程 队 列 ， 系 统 运 行 的 时 候   C P U   只 会 从 属 于 自 己 的 可 运 行 进 程 队 列 中 按 照   C F S   策 略 ， 选 择 一 个 进 程 来 运 行 。 所 以 ， 把 进 程 放 置 在   C P U   对 应 的 可 运 行 进 程 队 列 上 ， 也 就 可 将 进 程 绑 定 到 指 定 的   C P U   上 。 # d e f i n e   _ G N U _ S O U R C E # i n c l u d e   < s c h e d . h > # i n c l u d e   < s t d i o . h > # i n c l u d e   < s t r i n g . h > # i n c l u d e   < s t d l i b . h > # i n c l u d e   < u n i s t d . h > # i n c l u d e   < e r r n o . h > i n t   m a i n ( i n t   a r g c ,   c h a r   * * a r g v ) {         i n t   c p u s   =   0 ;         i n t     i   =   0 ;         c p u _ s e t _ t   m a s k ;         c p u _ s e t _ t   g e t ;         c p u s   =   s y s c o n f ( _ S C _ N P R O C E S S O R S _ O N L N ) ;         p r i n t f ( " c p u s :   % d n " ,   c p u s ) ;         C P U _ Z E R O ( & m a s k ) ;         / *   初 始 化 s e t 集 ， 将 s e t 置 为 空 * /         C P U _ S E T ( 2 ,   & m a s k ) ;     / * 将 本 进 程 绑 定 到 C P U 2 上 * /         i f   ( s c h e d _ s e t a f f i n i t y ( 0 ,   s i z e o f ( m a s k ) ,   & m a s k )   = =   - 1 )   {                 p r i n t f ( " S e t   C P U   a f f i n i t y   f a i l u e ,   E R R O R : % s n " ,   s t r e r r o r ( e r r n o ) ) ;                 r e t u r n   - 1 ;           }                             r e t u r n   0 ; }
下 面 我 们 追 踪 函 数   s c h e d _ s e t a f f i n i t y   的 调 用 顺 序 ， 分 析 一 下 进 程 如 何 与   C P U   进 行 绑 定 的 。 _ _ s e t _ c p u s _ a l l o w e d _ p t r   函 数 主 要 分 两 种 情 况 来 将 进 程 绑 定 到 某 个   C P U   上 ： 1 .   s t o p _ o n e _ c p u ( c p u _ o f ( r q ) ,   m i g r a t i o n _ c p u _ s t o p ,   & a r g ) ： 把 还 没 运 行 且 在 源 运 行 队 列 中 进 程 ， 放 到 指 定 的   C P U   可 运 行 队 列 中 2 .   m o v e _ q u e u e d _ t a s k ( r q ,   & r f ,   p ,   d e s t _ c p u ) ： 把 已 经 运 行 的 进 程 迁 移 到 指 定 的   C P U   可 运 行 队 列 中 这 两 种 情 况 最 终 都 会 调 用   m o v e _ q u e u e d _ t a s k ： S Y S C A L L _ D E F I N E 3 ( s c h e d _ s e t a f f i n i t y ,   p i d _ t ,   p i d ,   u n s i g n e d   i n t ,   l e n ,   u n s i g n e d   l o n g   _ _ u s e r   * ,   u s e r _ m a s k _ p t r ) - -   s c h e d _ s e t a f f i n i t y ( p i d _ t   p i d ,   c o n s t   s t r u c t   c p u m a s k   * i n _ m a s k ) - - -   _ _ s e t _ c p u s _ a l l o w e d _ p t r ( s t r u c t   t a s k _ s t r u c t   * p ,   c o n s t   s t r u c t   c p u m a s k   * n e w _ m a s k ,   b o o l   c h e c k ) - - - -   s t o p _ o n e _ c p u ( u n s i g n e d   i n t   c p u ,   c p u _ s t o p _ f n _ t   f n ,   v o i d   * a r g ) - - - - -   m i g r a t i o n _ c p u _ s t o p ( v o i d   * d a t a ) - - - - - -   _ _ m i g r a t e _ t a s k ( s t r u c t   r q   * r q ,   s t r u c t   t a s k _ s t r u c t   * p ,   i n t   d e s t _ c p u ) - - - - - - -   m o v e _ q u e u e d _ t a s k ( s t r u c t   r q   * r q ,   s t r u c t   t a s k _ s t r u c t   * p ,   i n t   n e w _ c p u ) - - - - - - - -   e n q u e u e _ t a s k ( s t r u c t   r q   * r q ,   s t r u c t   t a s k _ s t r u c t   * p ,   i n t   f l a g s ) - - - - - - - - -   r e t u r n s   t h e   n e w   r u n   q u e u e   o f   d e s t i n a t i o n   C P U
这 里 首 先 根 据 目 标   C P U   找 到 对 应 的 工 作 队 列   r q ， 然 后 通 过   e n q u e u e _ t a s k   把 任 务 迁 移 到 目 标   C P U   对 应 的 工 作 队 列 中 ， C F S   调 度 器 的 话 会 调 用 到 函 数   e n q u e u e _ t a s k _ f a i r 。 e n q u e u e _ t a s k _ f a i r   的 执 行 流 程 如 下 ： 1 .   如 果 通 过 s t r u c t   s c h e d _ e n t i t y   的   o n _ r q   成 员 判 断 进 程 已 经 在 就 绪 队 列 上 ,   则 无 事 可 。 2 .   否 则 ,   具 体 的 工 作 委 托 给   e n q u e u e _ e n t i t y ， 将 任 务 插 入 到   C F S   红 黑 树 中 合 适 的 结 点 。 - - -   E O F   - - - 推 荐 推 荐 ↓ ↓ ↓ s t a t i c   s t r u c t   r q   * m o v e _ q u e u e d _ t a s k ( s t r u c t   r q   * r q ,   s t r u c t   r q _ f l a g s   * r f ,               s t r u c t   t a s k _ s t r u c t   * p ,   i n t   n e w _ c p u ) {   l o c k d e p _ a s s e r t _ h e l d ( & r q - > l o c k ) ;   p - > o n _ r q   =   T A S K _ O N _ R Q _ M I G R A T I N G ;   d e q u e u e _ t a s k ( r q ,   p ,   D E Q U E U E _ N O C L O C K ) ;   s e t _ t a s k _ c p u ( p ,   n e w _ c p u ) ;   r q _ u n l o c k ( r q ,   r f ) ;   r q   =   c p u _ r q ( n e w _ c p u ) ;   r q _ l o c k ( r q ,   r f ) ;   B U G _ O N ( t a s k _ c p u ( p )   ! =   n e w _ c p u ) ;   e n q u e u e _ t a s k ( r q ,   p ,   0 ) ;   p - > o n _ r q   =   T A S K _ O N _ R Q _ Q U E U E D ;   c h e c k _ p r e e m p t _ c u r r ( r q ,   p ,   0 ) ;   r e t u r n   r q ; }
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