《Windows via C/C++》學習筆記 —— 線程的相關性

　　預設情況下，Windows Vista（2000以上系統）使用“soft affinity”（軟相關）的操作將線程分配給CPU。這意味著如果其他因素不變，系統運行線程的時候設法在該線程上次啟動並執行那個CPU上運行該線程，以此重複使用仍然儲存在CPU的cache中的資料。

　　與“soft affinity”相對的是“hard affiinty”（硬相關），使用它可以控制哪個CPU運行哪些線程。

　　在系統引導的時候，系統決定該電腦中有幾個CPU可以被使用。在應用程式中，可以呼叫GetSystemInfo函數來取得CPU的數量。

　　一般地，線程可以運行在任何一個CPU上，當然，你可以使用Windows內建的“soft affinity”機制，讓Windows自動分配CPU給一個線程。

　　或許，你更希望能夠對分配給線程的CPU有一些限制，使用“hard affinity”機制。

　　SetProcessAffinityMask函數限制一個特定的進程只能運行在CPU的一個子集上。

 

BOOL SetProcessAffinityMask(
   HANDLE hProcess,
   DWORD_PTR dwProcessAffinityMask);

 

　　該函數得第一個參數指明了要被限制的進程，第二個參數是一個“位屏蔽”資料，裡面的每個位表示一個CPU代號（從0開始標號），比如0x00000001表示選中CPU 0，也就是“該進程中的線程”只能運行在CPU 0上了；0x00000005表示同時選中CPU 0和CPU 2。

　　一個進程中的子進程可以繼承該進程的相關性，也可以使用作業核心對象對某些進程限制在要求的一組CPU上執行。

 

　　可以調用GetProcessAffinityMask函數來取得一個進程相關性屏蔽資訊。

 

BOOL GetProcessAffinityMask(
   HANDLE hProcess,
   PDWORD_PTR pdwProcessAffinityMask,
   PDWORD_PTR pdwSystemAffinityMask);

　　該函數通過第二個參數返回指定進程的CPU的相關性資訊，同時可以通過第三個參數返回系統相關性資訊。系統相關性指明系統的哪些CPU可以處理線程，進程的相關性始終是系統相關性的子集。

 

　　以上討論的是如何把一個進程中的所有線程限制在一組CPU上。有的時候想要把進程的一個具體線程限制在一組CPU上。

　　SetThreadAffinityMask函數可以限制某一個線程只能運行在一組CPU上。

DWORD_PTR SetThreadAffinityMask(
   HANDLE hThread,
   DWORD_PTR dwThreadAffinityMask);

 

　　該函數的第二個參數的意義和SetProcessAffinityMask函數中的第二個參數相同。也必須指明了一個正確的CPU子集，限制指定的線程只能運行在這個CPU子集上。該函數返回原來的線程的相關資訊。

　　比如，現在有4個線程和4個可用的CPU，你想讓線程1獨佔CPU 0，讓其他3個線程只能運行在CPU 1、CPU 2、CPU 3上，可以如下編碼：

SetThreadAffinityMask(hThread0, 0x00000001);
SetThreadAffinityMask(hThread1, 0x0000000E);
SetThreadAffinityMask(hThread2, 0x0000000E);
SetThreadAffinityMask(hThread3, 0x0000000E);

　　使用“hard affinity”機制來強行限制一個線程只能運行在一組CPU上往往是不當的。這樣會降低CPU的利用率。

　　可用將一個理想的CPU分配一個線程。SetThreadIdealProcessor函數可用做到這一點：

DWORD SetThreadIdealProcessor(
   HANDLE hThread,
   DWORD dwIdealProcessor);

　　該函數的第二個參數不是位屏蔽資料，而是一個0～31（32位系統）或0～63（64位系統）的整數。該資料指明首選的CPU。也可以傳遞MAXIMUM_PROCESSORS表明當前沒有理想的CPU。

 

　　可以在一個程式的開始階段處理相關性，代碼類似如下的代碼：

// 載入一個EXE檔案映像
PLOADED_IMAGE pLoadedImage = ImageLoad(szExeName, NULL);

// 取得剛才載入的EXE檔案的配置資訊

IMAGE_LOAD_CONFIG_DIRECTORY ilcd;
GetImageConfigInformation(pLoadedImage, &ilcd);

// 更改進程親掾性

ilcd.ProcessAffinityMask = 0x00000003; // I desire CPUs 0 and 1

// 儲存新的載入資訊（包含剛才設定的親掾性）

SetImageConfigInformation(pLoadedImage, &ilcd);
ImageUnload(pLoadedImage);     // 從記憶體卸載映像