系统性能优化——绑核

简要

绑核正如其名，将线程/进程绑定在一个或多个CPU核心。该技术可以使进程或线程在特定的处理器上运行，而不会被操作系统调度到其他处理器上。这里有两层含义。

1. 如果线程被绑定在指定核心上，则只会在该核心上运行，即使其他核心空闲，该进程或线程也不会被调度到那些核心上运行。
2. 如果绑核的线程消亡了，则绑定关系消失，该核又可以被OS调度去做别的线程的活。但如果绑核的请求又来了，则OS会视情况迁移当前核上的线程，再次建立绑核关系。

知识补充

核与CPU

下图为CPU架构图（大致）。
一个CPU基本包括ALU（算数逻辑单元）、控制器（时序逻辑、PC等）、寄存器等，其中外存不属于CPU。架构分为冯诺依曼体系和哈佛体系，区别在于指令和数据是否存储在同一地方。

核的含义是运算单元，包含一套寄存器、L1L2缓存。在传统的CPU中，核与CPU是一对一关系，但如今一个CPU中可以包含多个核心，因此如今的核更接近于传统CPU的含义。每个核心可以独立执行指令和任务，每个核心在逻辑上表现为一个独立的CPU，但他们共享同一个物理芯片。核拥有独立资源，如ALU和L1L2缓存，和同一个CPU的其他核心共享L3缓存、总线接口等 因此一个核心只能同一时刻运行一个线程，每隔一段时间就会切换任务。如果是切换为其他进程的线程，会切换CR3。CR3指的是存储着页目录物理地址，CPU需要使用这个地址来查找页表条目，将虚拟地址翻译为物理地址。在上下文切换的时候，OS需要改变CR3寄存器的值来切换不同进程的页表。
超线程指的是在一个核上运行多个线程，比如说8核16线程，指的就是一个核能够跑2个线程。超线程需要保证的是，两个线程同时不冲突地使用核中的资源。比如一条整数运算指令只会用到整数运算单元，此时浮点数运算单元闲置，可以拿给另一个线程使用。但这需要CPU额外增加一些资源来满足。这都解释了为什么操作系统分配资源（CPU核、内存、磁盘IO等）最小单位是进程，线程是CPU调度和分配的基本单位。

绑核的意义

绑核最明显的作用就是减少上下文切换，提高了缓存利用率。
如何绑核参考https://zhuanlan.zhihu.com/p/432940336
在linux系统上使用pthread_setaffinity_np即可设置线程亲和性

#define_GNU_SOURCE#include<pthread.h>#include<sched.h>voidset_thread_affinity(int core_id){
    cpu_set_t cpuset;
    pthread_t current_thread =pthread_self();CPU_ZERO(&cpuset);// 清空CPU集合CPU_SET(core_id,&cpuset);// 添加一个CPU到集合中int result =pthread_setaffinity_np(current_thread,sizeof(cpu_set_t),&cpuset);if(result !=0){// Handle error}}

参考

https://zhuanlan.zhihu.com/p/490318618
https://zhuanlan.zhihu.com/p/439381000