頭圖是加拿大lake simcoe自然風光，非常漂亮，基本沒有中國遊客，適合深度遊。

這是作業系統底層技術第二篇，前一篇是《Codegen技術學習》

CPU親和性

簡單地說，CPU親和性（affinity）就是程序要在某個給定的CPU上儘量長時間地執行而不被遷移到其他處理器的傾向性。

Linux核心程序排程器天生就具有被稱為軟CPU親和性（affinity）的特性，這意味著程序通常不會在處理器之間頻繁遷移。這種狀態正是我們希望的，因為程序遷移的頻率小就意味著產生的負載小。2.6版本的Linux核心還包含了一種機制，它讓開發人員可以程式設計實現硬CPU親和性（affinity）。這意味著應用程式可以顯式地指定程序在哪個（或哪些）處理器上執行。

原理

什麼是Linux核心硬親和性（affinity）？在Linux核心中，所有的程序都有一個相關的資料結構，稱為task_struct。這個結構非常重要，原因有很多；其中與親和性（affinity）相關度最高的是cpus_allowed位掩碼。這個位掩碼由n位組成，與系統中的n個邏輯處理器一一對應。具有4個物理CPU的系統可以有4位。如果這些CPU都啟用了超執行緒，那麼這個系統就有一個8位的位掩碼。如果為給定的程序設定了給定的位，那麼這個程序就可以在相關的CPU上執行。因此，如果一個程序可以在任何CPU上執行，並且能夠根據需要在處理器之間進行遷移，那麼位掩碼就全是1。實際上，這就是Linux中程序的預設狀態。

Linux核心API提供了一些方法，讓使用者可以修改位掩碼或檢視當前的位掩碼：

   sched_set_affinity()（用來修改位掩碼）
   sched_get_affinity()（用來檢視當前的位掩碼）

注意，cpu_affinity會被傳遞給子執行緒，因此應該適當地呼叫sched_set_affinity。

為什麼應該使用硬親和性（affinity）？通常Linux核心都可以很好地對程序進行排程，在應該執行的地方執行程序（這就是說，在可用的處理器上執行並獲得很好的整體效能）。核心包含了一些用來檢測CPU之間任務負載遷移的演算法，可以啟用程序遷移來降低繁忙的處理器的壓力。

一般情況下，在應用程式中只需使用預設的排程器行為。然而，您可能會希望修改這些預設行為以實現效能的優化。讓我們來看一下使用硬親和性（affinity）的2個原因。

原因1.充分利用cpu cache

如果一個給定的程序遷移到其他地方去了，那麼它就失去了利用CPU快取的優勢。實際上，如果正在使用的CPU需要為自己快取一些特殊的資料，那麼所有其他CPU都會使這些資料在自己的快取中失效。

因此，如果有多個執行緒都需要相同的資料，那麼將這些執行緒繫結到一個特定的CPU上是非常有意義的，這樣就確保它們可以訪問相同的快取資料（或者至少可以提高快取的命中率）。否則，這些執行緒可能會在不同的CPU上執行，這樣會頻繁地使其他快取項失效。

原因2保障時間敏感的、決定性的程序的cpu利用

我們對CPU親和性（affinity）感興趣的最後一個原因是實時（對時間敏感的）程序。例如，您可能會希望使用硬親和性（affinity）來指定一個8路主機上的某個處理器，而同時允許其他7個處理器處理所有普通的系統排程。這種做法確保長時間執行、對時間敏感的應用程式可以得到執行，同時可以允許其他應用程式獨佔其餘的計算資源。

應用場景

使用cpu親和技術會顯著提高cpu利用率，但是同時帶來的副作用是喪失程式的擴充套件性，應用程式需要單獨設定。這項技術在一些需要高效能，軟硬結合的場景下非常有效。

雲的核心技術就是虛擬化技術，首先是虛擬化技術，Cpu親和技術在雲上因此失效。