如何理解 CPU 亲和性 ​

介绍 ​

CPU 的亲和性，进程要在某个给定的 CPU 上尽量长时间地运行而不被迁移到其他处理器的倾向性，进程迁移的频率小就意味着产生的负载小。当系统将线程分配给处理器时，操作系统使用亲和性来进行操作。这意味着如果所有其他因素相同的话，它将设法在它上次运行的那个处理器上运行线程。让线程留在单个处理器上，有助于重复使用仍然在处理器的内存高速缓存中的数据。

亲和性一词是从 affinity 翻译来的，实际可以称为 CPU 绑定。

为何要手动绑定线程/进程到 CPU 核 ​

在大数据量的数据处理过程中，我们通常需要提升处理效率和性能，一是优化算法，二是充分利用服务器的硬件资源，如 CPU 和 GPU。

平时应用程序在运行时都是由操作系统管理的。操作系统对应用进程进行调度，使其在不同的核上轮番运行。对于普通的应用程序，操作系统的默认调度机制是没有问题的。但是，当某个进程需要较高的运行效率时，就有必要考虑将其绑定到单独的核上运行，以减小由于在不同的核上调度造成的开销。

把某个进程/线程绑定到特定的 cpu 核上后，该进程就会一直在此核上运行，不会再被操作系统调度到其他核上。但绑定的这个核上还是可能会被调度运行其他应用程序的。

目前 windows 和 linux 都支持对多核 cpu 进行调度管理。软件开发在多核环境下的核心是多线程开发。这个多线程不仅代表了软件实现上多线程，要求在硬件上也采用多线程技术。

多进程和多线程在多核 CPU 上运行 ​

在多核运行的机器上，每个 CPU 本身自己会有缓存，在缓存中存着进程使用的数据，而没有绑定 CPU 的话，进程可能会被操作系统调度到其他 CPU 上，如此 CPU cache（高速缓冲存储器）命中率就低了，也就是说调到的 CPU 缓存区中原来没有这类数据，要先把内存或硬盘的数据载入缓存。而当缓存区绑定 CPU 后，程序就会一直在指定的 CPU 执行，不会被操作系统调度到其他 CPU，性能上会有一定的提高。

另外一种使用 CPU 绑定考虑的是将关键的进程隔离开，对于部分实时进程调度优先级提高，可以将其绑定到一个指定 CPU 核上，可以保证实时进程的调度，也可以避免其他 CPU 上进程被该实时进程干扰。我们可以手动地为其分配 CPU 核，而不会过多的占用同一个 CPU，所以设置 CPU 亲和性可以使某些程序提高性能。

例如 openGauss 的 cpu_affinity 参数，将进程与 CPU 绑定，提高了 CPU cache 的命中率，从而减少内存访问损耗，提高程序的速度。

应用场景举例 ​

将 UI 线程限制在一个 CPU，将其他实时性要求较高的线程限制在另一个 CPU。这样，当 UI 需要占用大量 CPU 时间时，就不会拖累其他实时性要求较高的线程的执行。同样可以将 UI 线程与一些优先级不高但耗时的异步运算线程设置在不同 CPU 上，避免 UI 给人卡顿的感觉。