Linux 多核系统的调度优化思路

taskset不能解决所有CPU绑核问题，因其不继承子进程和线程的亲和性，且内核调度器可能迁移任务；需配合pthread_setaffinity_np()、cgroups v2或isolcpus等机制实现真正隔离。

为什么 taskset 不能解决所有 CPU 绑核问题

直接用 taskset -c 0,1 ./app 看似绑定了 CPU，但子进程、线程默认不继承亲和性，且内核调度器仍可能在负载不均时迁移任务。尤其当应用使用 pthread_create 启动新线程，或调用 fork() 派生子进程时，它们的 cpus_allowed 会被重置为全核掩码。

实操建议：

• 对多线程程序，主线程设置亲和性后，每个新线程创建前需显式调用 pthread_setaffinity_np()，否则线程可能跑在任意核上
• 用 cat /proc//status | grep Cpus_allowed_list 验证实际生效的掩码，注意十六进制掩码与逻辑 CPU 编号的映射关系（例如 Cpus_allowed_list: 0-3 表示 CPU 0~3，而 Cpus_allowed: 0000000f 是等价的十六进制）
• 避免在容器中仅靠 taskset：Docker/Kubernetes 的 --cpuset-cpus 会通过 cgroups v1 的 cpuset.cpus 或 cgroups v2 的 cpuset.cpus 文件强制约束，比用户态绑定更底层、更可靠

sched_setaffinity() 和 pthread_setaffinity_np() 的关键区别

前者作用于整个进程（thread group），影响主线程及其后续 fork 出的子进程（但不自动传递给 pthread 创建的线程）；后者只作用于指定线程 ID，必须对每个线程单独设置，且需在 pthread_create() 返回后立即调用——若线程已开始执行，再设亲和性可能被内核忽略或延迟生效。

常见错误现象：pthread_setaffinity_np() 返回 0（成功），但 top -H -p 显示某线程仍在其他 CPU 上运行。原因通常是线程已进入调度队列，内核尚未完成迁移；此时应配合 sched_yield() 或短暂 nanosleep() 让出 CPU，促使其被重新调度到目标核。

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• sched_setaffinity(pid_t pid, size_t cpusetsize, const cpu_set_t *mask)：pid=0 表示当前线程，pid>0 可设任意进程（需权限）
• pthread_setaffinity_np(pthread_t thread, size_t cpusetsize, const cpu_set_t *mask)：只能设本进程内的线程，且 thread 必须是活跃的（未 detach 且未退出）
• 两者都要求 cpusetsize == sizeof(cpu_set_t)，传错大小会导致静默失败或段错误

实时调度策略（SCHED_FIFO）在多核下的陷阱

启用 SCHED_FIFO 后，只要线程就绪且优先级高于同核其他任务，就会抢占执行——但这仅限于同一 CPU。若线程绑在 CPU 2，而高优先级 SCHED_FIFO 线程在 CPU 3 上持续运行，CPU 2 仍可能被普通线程占满，导致你的实时线程饿死。

性能与兼容性影响：

• 必须用 chrt -f -p 50 提升优先级（1~99），且需 RLIMIT_RTPRIO 权限（普通用户通常需 sudo setrlimit -r 99 或配置 /etc/security/limits.conf）
• SCHED_FIFO 线程不会主动让出 CPU，若逻辑有死循环或长阻塞，整颗 CPU 将无法响应其他任务，系统可能假死
• 在超线程（SMT）开启的 CPU 上，同一物理核的两个逻辑核（如 CPU 0 和 CPU 4）共享缓存与执行单元，将两个 SCHED_FIFO 线程分别绑在这两个逻辑核上，反而加剧资源争抢，延迟升高

cgroups v2 的 cpuset 如何真正隔离 CPU 资源

cgroups v1 的 cpuset 子系统存在设计缺陷：父组允许的 CPU 集合变更后，子组不会自动同步更新，导致“允许但不可用”状态；而 cgroups v2 将 cpuset.cpus 和 cpuset.mems 统一为单层、原子生效的接口，且支持 cpuset.cpus.effective 实时反映实际可用 CPU 列表。

实操要点：

• 启用 cgroups v2 需内核启动参数含 systemd.unified_cgroup_hierarchy=1，并确认 mount | grep cgroup 输出包含 cgroup2
• 创建隔离组：

  mkdir -p /sys/fs/cgroup/myapp
  echo '0-1' > /sys/fs/cgroup/myapp/cpuset.cpus
  echo '0' > /sys/fs/cgroup/myapp/cpuset.mems
  echo $$ > /sys/fs/cgroup/myapp/cgroup.procs

  —— 此时当前 shell 及其子进程全部受限于 CPU 0~1
• 关键细节：cpuset.cpus 设置的是“可分配 CPU”，但若父组（如 /sys/fs/cgroup）本身只允许 CPU 0~3，则子组不能超出该范围；且 cpuset.cpus.effective 才是进程实际能调度到的 CPU，它会动态剔除因热插拔、内核隔离（isolcpus）等原因失效的核