在 C 语言中使用 sched_setaffinity 函数
本文将介绍几种如何在 C 语言中使用 sched_setaffinity 函数的方法。
使用 sched_setaffinity 函数将进程执行限制在特定的 CPU 上
如今，多核硬件无处不在，操作系统需要管理在这些核上同时运行的多个进程。操作系统中负责管理进程/线程执行的部分称为调度程序。调度程序尝试在可用内核之间有效地分配所有现有进程/线程，并相应地分配时间片。调度是操作系统中最困难的设计问题之一，因为它是给定系统的主要性能保证。没有与调度程序交互的标准 C 接口，但是某些 OS 提供了系统调用来修改多个流程调度参数。
sched_setaffinity 是 GNU C 库的一部分，它主要基于特定于 Linux 的功能。该函数设置所谓的 CPU 亲和力掩码，它表示可以在其上执行进程的 CPU 内核集。sched_setaffinity 将 PID 值作为第一个参数，并将 sizeof(cpu_set_t) 作为第二个参数。第三个参数是 cpu_set_t 类型，它是一个不透明的结构，需要使用 <sched.h> 头文件中的预定义宏进行操作。但是请注意，应定义 _GNU_SOURCE 宏以使这些功能和宏可用。在下面的示例中，我们实现了一个程序，该程序将来自用户的三个整数用作命令行参数，并将其存储以分别表示父/子进程 CPU 编号和几次循环迭代。然后，使用 CPU_ZERO 宏清除 cpu_set_t 变量，并调用 fork 产生一个子进程。
#define _GNU_SOURCE
#include <sched.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#define errExit(msg) do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); \
} while (0)
int main(int argc, char *argv[]) {
cpu_set_t set;
int parentCPU, childCPU, wstatus;
long nloops;
if (argc != 4) {
fprintf(stderr, "Usage: %s parent-cpu child-cpu num-loops\n",
argv[0]);
exit(EXIT_FAILURE);
}
parentCPU = strtol(argv[1], NULL, 0);
childCPU = strtol(argv[2], NULL, 0);
nloops = strtol(argv[3], NULL, 0);
CPU_ZERO(&set);
switch (fork()) {
case -1:
errExit("fork");
case 0:
CPU_SET(childCPU, &set);
if (sched_setaffinity(getpid(), sizeof(set), &set) == -1)
errExit("sched_setaffinity");
for (int j = 0; j < nloops; j++)
getpid();
exit(EXIT_SUCCESS);
default:
CPU_SET(parentCPU, &set);
if (sched_setaffinity(getpid(), sizeof(set), &set) == -1)
errExit("sched_setaffinity");
for (int j = 0; j < nloops; j++)
getpid();
wait(NULL);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
}
使用 CPU_SET 宏指示 CPU 内核将进程绑定到
sched_setaffinity 函数是每个进程或线程调用的；因此，一旦 fork 返回，我们就可以为父进程和子进程指定不同的 CPU 掩码。CPU_SET 宏用于修改先前归零的 cpu_set_t 结构体，然后将其传递给 sched_setaffinity 调用。请注意，每个进程执行一个循环，在其中它们调用 getpid 来占用 CPU 资源并简化示例的演示。父进程在上一个示例中使用 wait 调用来等待子级，在下一个示例中使用 waitpid 来等待子级。如果你想观察所演示的行为，则可以使用 htop 命令行实用程序来观察系统进程，该实用程序在 Linux 系统上广泛使用。
#define _GNU_SOURCE
#include <sched.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#define errExit(msg) do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); \
} while (0)
int main(int argc, char *argv[]) {
cpu_set_t set;
int parentCPU, childCPU, wstatus;
long nloops;
if (argc != 4) {
fprintf(stderr, "Usage: %s parent-cpu child-cpu num-loops\n",
argv[0]);
exit(EXIT_FAILURE);
}
parentCPU = strtol(argv[1], NULL, 0);
childCPU = strtol(argv[2], NULL, 0);
nloops = strtol(argv[3], NULL, 0);
CPU_ZERO(&set);
pid_t c_pid = fork();
if (c_pid == -1)
errExit("fork");
switch (c_pid) {
case -1:
errExit("fork");
case 0:
CPU_SET(childCPU, &set);
if (sched_setaffinity(getpid(), sizeof(set), &set) == -1)
errExit("sched_setaffinity");
for (int j = 0; j < nloops; j++)
getpid();
exit(EXIT_SUCCESS);
default:
CPU_SET(parentCPU, &set);
if (sched_setaffinity(getpid(), sizeof(set), &set) == -1)
errExit("sched_setaffinity");
for (int j = 0; j < nloops; j++)
getpid();
if (waitpid(c_pid, &wstatus, WUNTRACED | WCONTINUED) == -1)
errExit("waitpid");
exit(EXIT_SUCCESS);
}
}
Founder of DelftStack.com. Jinku has worked in the robotics and automotive industries for over 8 years. He sharpened his coding skills when he needed to do the automatic testing, data collection from remote servers and report creation from the endurance test. He is from an electrical/electronics engineering background but has expanded his interest to embedded electronics, embedded programming and front-/back-end programming.
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