Linux 進程 CPU 親和性設定：taskset 指令與 sched_setaffinity 系統呼叫

應用場景

生產者-消費者模型：生產者運算密集（需 1 核心），消費者 I/O 密集（需多核心），透過 CPU 親和性綁定核心提升效能。

指令列工具：taskset

# 查看程式 4321 當前親和性
taskset -p 4321

# 設定程式 4321 綁定核心 1,2,3
taskset -cp 1,2,3 4321

# 啟動程式並綁定核心 1,2,3-5
taskset -c 1,2,3-5 /usr/bin/myapp

• -p：操作現有 PID
• -c：以核心清單格式指定（支援範圍 3-5）

系統呼叫：sched_setaffinity / sched_getaffinity

#define _GNU_SOURCE
#include <sched.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int set_cpu_affinity(int cpu_id) {
    cpu_set_t mask;
    CPU_ZERO(&mask);
    CPU_SET(cpu_id, &mask);
    
    if (sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask) == -1) {
        perror("sched_setaffinity");
        return -1;
    }
    return 0;
}

int get_cpu_affinity() {
    cpu_set_t mask;
    if (sched_getaffinity(0, sizeof(mask), &mask) == -1) {
        perror("sched_getaffinity");
        return -1;
    }
    for (int i = 0; i < CPU_SETSIZE; i++) {
        if (CPU_ISSET(i, &mask)) printf("CPU %d ", i);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

關鍵資料結構：cpu_set_t

• 位元遮罩，每位代表一個邏輯核心
• CPU_ZERO 清零、CPU_SET 設位、CPU_ISSET 檢測
• 子執行緒繼承父執行緒親和性，需在建立執行緒後個別設定

取得系統核心數

int num_cores = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);
printf("系統邏輯核心數: %d\n", num_cores);

注意事項

• 需要 CAP_SYS_NICE 權限（通常 root 或設定 setcap）
• 核心編號從 0 開始
• 綁定錯誤核心（超過實體核心數）會失敗
• 效能調優需配合 perf、htop 觀察實際負載分佈