四核上的Linux：單個可執行文件，四個進程

Question

我有4個可執行文件，它們執行一些非常複雜的任務，這些程序中的每一個都可能佔用四核CPU的單個核心幾乎100％的功率，因此導致幾乎佔CPU總功率的25％。由於所有這些程序都使用不能在多個進程之間共享的硬件資源，因此我希望運行一個生成3個子進程的可執行文件，而這3個子進程佔用另外3個內核。我在Linux上，我正在使用C++ 11。大多數複雜的代碼都在自己的類中運行，而最難的部分運行在我通常稱爲Process()的函數中，所以我有4個對象，每個對象都有自己的Process()，運行時佔用單個內核的100％。

我嘗試過使用OpenMP，但我不認爲這是最好的解決方案，因爲我無法控制CPU親和力。同樣使用std::thread不是一個好主意，因爲線程會繼承主進程的CPU關聯。在Linux中，我認爲我可以用fork（）來做到這一點，但我不知道整個結構是如何製作的。

這可能與my other question有關，可能是因爲我在嘗試在某些情況下有效的錯誤方法，但在我的情況下不起作用。

的僞代碼的一個例子可能是這樣的：

int main() 
{ 
    // ...init everything... 

    // This alone takes 100% of a single core 
    float out1 = object1->Process(); 

    // This should be spawned as a child process running on another core 
    float out2 = object2->Process(); 

    // on another core... 
    float out3 ... 

    // yet another core... 
    float out4 ... 

    // This should still run in the parent process 
    float total_output = out1 + out2 + out3 + out4; 
} 

Answer 1

您可以使用std::thread，這是一個前端pthread_create()。 然後從線程本身設置與sched_setaffinity()的親和性。

至於你問，在這裏工作存根：

#include <sched.h> 
#include <thread> 
#include <list> 

void thread_func(int cpu_index) { 
    cpu_set_t cpuSet; 
    CPU_ZERO(&cpuSet); 
    CPU_SET(cpu_index, &cpuSet); 
    sched_setaffinity(0, sizeof(cpu_set_t), &cpuSet); 
    /* the rest of the thread body here */ 
} 

using namespace std; 

int main(int argc, char **argv) { 
    if (argc != 2) exit(1); 
    int n_cpus = atoi(argv[1]); 

    list< shared_ptr<thread> > lot; 
    for (int i=0; i<n_cpus; ++i) { 
    lot.push_back(shared_ptr<thread>(new thread(thread_func, i))); 
    } 

    for(auto tptr = lot.begin(); tptr != lot.end(); ++tptr) { 
    (*tptr)->join(); 
    } 
} 

請注意，以獲得最佳性能，重要的是每個線程初始化它的內存（也就是構造它的對象）的線狀體，如果你想要的您的代碼也在多處理器上進行了優化，因爲如果您正在使用NUMA系統，則會在使用它們的CPU附近的內存上分配內存頁。

例如，您可以看看this blog。

然而，這是不是在你的具體情況下的問題，因爲你是在處理一個單處理器系統，或者更具體的系統只有一個NUMA節點（目前很多AMD處理器確實包含兩個NUMA節點，即使內單一的物理包），並且所有的存儲庫都附在那裏。

在這種情況下使用sched_setaffinity()的最終效果就是將每個線程固定到特定的核心。

Answer 2

您不必編程任何東西。命令taskset將更改當前正在運行的進程的CPU關聯，或者爲新進程創建並設置它。

運行產生其他程序的單個可執行文件與直接執行程序沒有區別，除了存根中的註釋隱含的通用初始化。

taskset 1 program_for_cpu_0 arg1 arg2 arg3... 
taskset 2 program_for_cpu_1 arg1 arg2 arg3... 
taskset 4 program_for_cpu_2 arg1 arg2 arg3... 
taskset 8 program_for_cpu_3 arg1 arg2 arg3... 

我懷疑設置CPU的親和力。我還沒有找到實際的用途（除了滿足一些內在的控制需求外）。

除非CPU在某些方面不相同，否則不應該將進程限制到特定的CPU。

1. Linux內核通常保持在同一個CPU上的過程，除非它進入一個擴展等待I/O，一個信號量，等等
2. 切換的處理從一個CPU到另一個不產生任何特別的額外開銷除了每個CPU具有本地內存的NUMA配置。 AFAIK，ARM實現不這樣做。
3. 如果進程應該表現出非CPU綁定行爲，允許內核調度程序靈活地將進程重新分配給現在可用的CPU，應該可以提高系統性能。綁定到CPU的進程無法參與資源可用性。