如何在不同的核心上运行 4 个线程（并行性）？

Question

我想并行运行（不并发）¹四个线程做完全独立的事情。我是并行的新手，我有几个问题。我之所以要这样做是因为性能对我来说真的很重要。我正在使用 4 核 Windows 机器，并且在 Visual Studio Community 2015 中使用 C++。

我应该尝试自己调度线程，以便每个线程在不同的内核上运行，还是应该让操作系统调度程序来执行此操作？在我看来，我认为如果我强制它在不同的核心上运行每个线程会更快。我该怎么做？

这是我迄今为止尝试过的：

#include <thread>
void t1(){//do something}
void t2(){//do something}
void t3(){//do something}
void t4(){//do something}

int main(){
   std::thread thread1(t1);
   std::thread thread2(t2);
   std::thread thread3(t3);
   std::thread thread4(t4);

   t1.join();
   t2.join();
   t3.join();
   t4.join();
}

我知道join() 会阻塞线程直到它完成，但我不确定它是否并行运行线程？我的代码是并发还是并行执行线程？

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¹注意：

并发本质上是同时执行两个任务。这可能意味着一个在短时间内“暂停”，而另一个正在处理中。

并行性要求在特定时刻至少有两个进程/任务正在积极执行。

Answer 1

您已完成，无需安排任何事情。只要有多个处理器可用，您的线程就会在可用内核上同时运行。

如果可用处理器少于 4 个，例如 2 个，您的线程将以交错方式运行，在任何给定时间最多运行 2 个。

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附言亲自体验也很容易 - 只需制作 4 个无限循环并在 4 个不同的线程中运行它们。您将看到正在使用 4 个 CPU。

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免责声明：当然，“在幕后”，调度正在由操作系统为您完成。因此，您依赖于 OS 中内置的调度程序的质量来实现并发性。内置在运行 C++ 应用程序的操作系统中的调度程序的公平性超出了 C++ 标准，因此无法保证。但实际上，尤其是在学习编写并发应用程序时，大多数现代操作系统都会在线程调度方面提供足够的公平性。

Answer 2

没有标准的方法来设置给定线程的亲和性，在后台 std::thread 是使用 linux/unixes 上的 posix 线程和 Windows 下的 windows 线程实现的。解决方案是使用原生 api，例如在 windows 下，下面的代码会导致我的 i7 CPU 的所有 8 个内核被充分利用：

  auto fn = []() {while (true);};
  std::vector<std::thread> at;
  const int num_of_cores = 8;
  for (int n = 0; n < num_of_cores; n++) {
    at.push_back(std::thread(fn));
    // for POSIX: use pthread_setaffinity_np
    BOOL res = SetThreadAffinityMask(at.back().native_handle(), 1u << n);
    assert(res);
  }
  for (auto& t : at) t.join();

但是在注释掉SetThreadAffinityMask之后我仍然得到相同的结果，所有的内核都被充分利用了，所以Windows调度程序做得很好。

如果您想更好地控制系统内核，请查看 OpenMP、TBB（线程构建块）、PPL 等库。按此顺序。

Answer 3

好吧，如果您愿意，您可能想要设置应用程序亲和性。基本上，如果你有类似 i7 CPU 和 4 核/8 线程的东西，如果你为每个核心（而不是每个线程）设置亲和性，你的应用程序会更快。

有命令行工具可以做到这一点：Set affinity with start /AFFINITY command on Windows 7

另外，可以通过任务管理器设置亲和力：http://www.windowscentral.com/assign-specific-processor-cores-apps-windows-10