taskset 是一个在 Linux 系统中用于查看和设置进程 CPU 亲和性 的命令，它允许你指定一个进程只能在哪些 CPU 核心上运行，或者不能在哪些 CPU 核心上运行。

什么是 CPU 亲和性？

CPU 亲和性 是一种操作系统调度器的特性，它试图将某个进程“绑定”到一个或一组特定的 CPU 核心（或逻辑核心）上。

• 为什么需要它？
  1. 提高缓存命中率：当进程频繁地在同一个 CPU 核心上运行时，该 CPU 的 L1/L2/L3 缓存可以更有效地保存和重用该进程的数据，减少了缓存未命中和跨核心数据传输的开销，从而提升性能。
  2. 避免 CPU 频繁切换：在多核系统中，如果进程在不同的 CPU 核心间来回迁移（称为 "migration"），会带来额外的开销，绑定可以减少这种迁移。
  3. 资源隔离：在虚拟化或容器化环境中，可以确保某个关键服务（如数据库）的进程不会被其他无关进程挤占 CPU 资源，保证其性能稳定。
  4. 特定硬件需求：某些 NUMA (Non-Uniform Memory Access) 架构的服务器，为了获得最佳性能，需要将进程绑定到特定内存节点对应的 CPU 核心。

taskset 命令的基本语法

taskset 命令有两种主要用法：

启动新进程并设置其 CPU 亲和性

taskset [选项] CPU_MASK 命令 [参数...]

• CPU_MASK: 一个十六进制或二进制掩码，表示进程可以运行的 CPU 核心。
• 命令: 你想要启动的任何命令或脚本。
• 参数...: 命令的参数。

修改已存在进程的 CPU 亲和性

taskset [选项] CPU_MASK pid

• CPU_MASK: 同上，新的 CPU 亲和性掩码。
• pid: 你要修改的进程 ID。

CPU 掩码 的表示方法

这是 taskset 命令的核心，CPU 掩码用一个位图来表示哪些 CPU 核心是可用的。

假设你的系统有 4 个 CPU 核心，编号为 0, 1, 2, 3。

计算方法：将你希望启用的 CPU 核心对应的位设置为 1，然后转换成十六进制。

示例：

• 你想在核心 0 和 2 上运行：位位置 0 和 2 为 1。
  • 二进制：0101 -> 十六进制：0x5
• 你想在核心 1, 2, 3 上运行：位位置 1, 2, 3 为 1。
  • 二进制：1110 -> 十六进制：0xE

对于超过 4 个核心的系统，taskset 会自动处理，8 核心的掩码范围是 0x1 到 0xFF。

常用选项

• -p, --pid: 操作一个已存在的进程，而不是启动一个新进程，必须配合 pid 使用。
• -c, --cpu-list: 使用 CPU 核心列表（如 0,2-3）来代替十六进制掩码，这种方式更直观，尤其是在核心数量较多时。
• -v, --verbose: 显示更详细的信息。

实用示例

示例 1：启动一个新进程并绑定到特定 CPU 核心

假设你的系统有 8 个核心（0-7），你想让 dd 命令（一个 I/O 密集型命令）只在核心 5 上运行。

# 使用十六进制掩码
# 核心5对应位位置5，2^5 = 32，十六进制为0x20
taskset 0x20 dd if=/dev/zero of=/tmp/testfile bs=1M count=1000
# 使用 --cpu-list 选项，更直观
taskset --cpu-list 5 dd if=/dev/zero of=/tmp/testfile bs=1M count=1000

示例 2：启动一个新进程并绑定到多个 CPU 核心

想让一个编译任务在核心 2, 3, 4, 5 上运行。

# 使用十六进制掩码
# 核心2,3,4,5对应位位置2,3,4,5
# 二进制: 111100 -> 十六进制: 0x3C
taskset 0x3c make -j4
# 使用 --cpu-list 选项
taskset --cpu-list 2-5 make -j4

示例 3：查看和修改已存在进程的 CPU 亲和性

1. 找到你想操作的进程 ID：

   sleep 1000 &
   [1] 12345  # 假设 sleep 的 PID 是 12345

2. 查看当前进程的 CPU 亲和性：

   # 使用 -p 选项和 pid
   taskset -p 12345
   # 输出可能类似于：
   # pid 12345's current affinity mask: f
   # f (二进制 1111) 表示可以在所有核心上运行

3. 修改进程的 CPU 亲和性： 假设你想把上面的 sleep 进程限制在核心 0 和 1 上运行。

   # 使用十六进制掩码 0x3
   taskset -p 0x3 12345
   # 再次查看确认
   taskset -p 12345
   # 输出应该变为：
   # pid 12345's current affinity mask: 3

示例 4：结合 ps 命令查看进程的亲和性

你可以通过 /proc 文件系统查看任何进程的亲和性。

# 查看 PID 为 12345 的进程的亲和性
cat /proc/12345/status | grep Cpus_allowed
# 输出类似于：
# Cpus_allowed:   00000003
# Cpus_allowed_list:   0-1

这和 taskset -p 的输出结果是一致的。

重要注意事项

1. 需要 root 权限：修改其他用户的进程或系统关键进程的亲和性通常需要 sudo 权限。
2. 性能影响是双向的：
   • 正面：绑定到合适的 CPU 可以提升性能。
   • 负面：如果绑定不当，可能会导致 CPU 资源不均衡，如果你把所有高负载的进程都绑定到核心 0，而其他核心空闲，整体系统性能反而会下降。
3. 不是万能药：CPU 亲和性只是一个优化工具，它不能解决所有性能问题，在应用它之前，应该先用性能分析工具（如 perf, vmstat）找到瓶颈。
4. 与 cpuset cgroup 的区别：
   • taskset 是一个一次性命令，它直接修改进程的亲和性掩码，如果进程重新启动，设置会丢失。
   • cpuset 是 cgroup 的一个子系统，可以创建更持久、更精细的 CPU 和内存节点隔离组，它更适合用于容器化（如 Docker, Kubernetes）和需要长期资源隔离的场景。taskset 更适合于临时的、命令行的性能调试和优化。

taskset 是一个非常强大且简单的 Linux 命令行工具，用于快速、临时地控制进程的 CPU 亲和性，它是系统管理员和开发者进行性能调优、资源隔离和问题排查的利器，掌握它，尤其是在多核服务器环境下，非常有价值。