CPU的親和性，進(jìn)程要在某個(gè)給定的 CPU 上盡量長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)行而不被遷移到其他處理器的傾向性，進(jìn)程遷移的頻率小就意味著產(chǎn)生的負(fù)載小。親和性一詞是從affinity翻譯來(lái)的，實(shí)際可以稱(chēng)為CPU綁定。

在多核運(yùn)行的機(jī)器上，每個(gè)CPU本身自己會(huì)有緩存，在緩存中存著進(jìn)程使用的數(shù)據(jù)，而沒(méi)有綁定CPU的話(huà)，進(jìn)程可能會(huì)被操作系統(tǒng)調(diào)度到其他CPU上，如此CPU cache（高速緩沖存儲(chǔ)器）命中率就低了，也就是說(shuō)調(diào)到的CPU緩存區(qū)沒(méi)有這類(lèi)數(shù)據(jù)，要先把內(nèi)存或硬盤(pán)的數(shù)據(jù)載入緩存。而當(dāng)緩存區(qū)綁定CPU后，程序就會(huì)一直在指定的CPU執(zhí)行，不會(huì)被操作系統(tǒng)調(diào)度到其他CPU，性能上會(huì)有一定的提高。

另外一種使用CPU綁定考慮的是將關(guān)鍵的進(jìn)程隔離開(kāi)，對(duì)于部分實(shí)時(shí)進(jìn)程調(diào)度優(yōu)先級(jí)提高，可以將其綁定到一個(gè)指定CPU核上，可以保證實(shí)時(shí)進(jìn)程的調(diào)度，也可以避免其他CPU上進(jìn)程被該實(shí)時(shí)進(jìn)程干擾。

我們可以手動(dòng)地為其分配CPU核，而不會(huì)過(guò)多的占用同一個(gè)CPU，所以設(shè)置CPU親和性可以使某些程序提高性能。

Linux操作系統(tǒng)的CPU親和性特征

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操作系統(tǒng)部分Linux的調(diào)度程序同時(shí)提供”軟CPU親和性”和”硬CPU親和性”。

● 軟親和性

進(jìn)程要在指定的 CPU 上盡量長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)行而不被遷移到其他CPU。Linux 內(nèi)核進(jìn)程調(diào)度器天生就具有被稱(chēng)為軟CPU親和性（Affinity）的特性，因此Linux通過(guò)這種軟的親和性試圖使某進(jìn)程盡可能在同一個(gè)CPU上運(yùn)行。

● 硬親和性

進(jìn)程或者線程綁定到某一個(gè)指定的cpu核運(yùn)行，雖然Linux盡力通過(guò)一種軟的親和性試圖使進(jìn)程盡量在同一個(gè)處理器上運(yùn)行，但它也允許用戶(hù)強(qiáng)制指定進(jìn)程無(wú)論如何都必須在指定的處理器上運(yùn)行。

硬性親和性使用場(chǎng)景

硬親和性場(chǎng)景一般發(fā)生在需要保持高CPU緩存命中率時(shí)和需要測(cè)試復(fù)雜的應(yīng)用程序時(shí)。

● 保持高CPU緩存命中率

如果一個(gè)給定的進(jìn)程遷移到其他地方去了，那么它就失去了利用 CPU 緩存的優(yōu)勢(shì)。實(shí)際上，如果正在使用的 CPU 需要為自己緩存一些特殊的數(shù)據(jù)，那么所有其他 CPU 都會(huì)使這些數(shù)據(jù)在自己的緩存中失效。因此，如果有多個(gè)線程都需要相同的數(shù)據(jù)，那么將這些線程綁定到一個(gè)特定的 CPU 上是非常有意義的，這樣就確保它們可以訪問(wèn)相同的緩存數(shù)據(jù)（或者至少可以提高緩存的命中率）。否則，這些線程可能會(huì)在不同的 CPU 上執(zhí)行，這樣會(huì)頻繁地使其他緩存項(xiàng)失效。

● 測(cè)試復(fù)雜的應(yīng)用程序

考慮一個(gè)需要進(jìn)行線性可伸縮性測(cè)試的應(yīng)用程序。有些產(chǎn)品聲明可以在使用更多硬件時(shí)執(zhí)行得更好。我們不用購(gòu)買(mǎi)多臺(tái)機(jī)器（為每種處理器配置都購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)機(jī)器），而是可以采取以下方式：

1.購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)多處理器的機(jī)器；

2.不斷增加分配的處理器；

3.測(cè)量每秒的事務(wù)數(shù)；

4.評(píng)估結(jié)果的可伸縮性。

在Linux操作系統(tǒng)中修改CPU親和性的手段

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在Linux內(nèi)核中，所有的進(jìn)程都有一個(gè)相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為task_struct。這個(gè)結(jié)構(gòu)非常重要，其中與親和性（affinity）相關(guān)度最高的是cpus_allowed 位掩碼。這個(gè)位掩碼由n位組成，與系統(tǒng)中的n個(gè)邏輯處理器對(duì)應(yīng)。具有4個(gè)物理CPU的系統(tǒng)可以有4 位。如果這些CPU都啟用了超線程，那么這個(gè)系統(tǒng)就有8個(gè)位掩碼。 如果為給定的進(jìn)程設(shè)置了給定的位，那么這個(gè)進(jìn)程就可以在相關(guān)的 CPU 上運(yùn)行。因此，如果一個(gè)進(jìn)程可以在任何 CPU 上運(yùn)行，并且能夠根據(jù)需要在處理器之間進(jìn)行遷移，那么位掩碼就全是1。這是 Linux 中進(jìn)程的預(yù)設(shè)狀態(tài)。

Linux 內(nèi)核 API 提供了一些方法，讓用戶(hù)可以修改位掩碼或查看當(dāng)前的位掩碼，控制和綁定進(jìn)程在特定的CPU：

sched_set_affinity()（用來(lái)修改位掩碼）

sched_get_affinity()（用來(lái)查看當(dāng)前的位掩碼）

cpus_allowed（用于控制進(jìn)程可以在哪里處理器上運(yùn)行）

sched_setaffinity（用于某個(gè)進(jìn)程綁定到一個(gè)特定的CPU）

小知識(shí)

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● 物理CPU

機(jī)器上實(shí)際安裝的CPU個(gè)數(shù)，比如說(shuō)你的主板上安裝了一塊8核CPU，那么物理CPU個(gè)數(shù)就是1個(gè)，所以物理CPU個(gè)數(shù)就是主板上安裝的CPU個(gè)數(shù)。

● 邏輯CPU

一般情況，我們認(rèn)為一顆CPU可以有多個(gè)核，加上Intel的超線程技術(shù)(HT), 可以在邏輯上再分一倍數(shù)量的CPU core出來(lái)。

● 超線程技術(shù)(Hyper-Threading)

就是利用特殊的硬件指令，把單個(gè)物理CPU模擬成兩個(gè)CPU（邏輯CPU），實(shí)現(xiàn)多線程。我們常聽(tīng)到的雙核四線程/四核八線程指的就是支持超線程技術(shù)的CPU。