ThreadAffinität

ThreadAffinität bezeichnet die Zuordnung eines einzelnen Threads zu einem bestimmten Prozessor-Kern oder zu einer festen Gruppe von Kernen. Ziel ist es, die Ausführung eines Threads auf wenige Kerne zu beschränken, um Cache-Lokalität, Speicherzugriffe und Vorhersagbarkeit des Scheduler-Verhaltens zu verbessern. In modernen Systemen mit Hyper-Threading kann ein Kern mehrere logische Kerne bereitstellen; hier spricht man oft von logischer oder physischer Affinität.

Der Hauptnutzen von ThreadAffinität liegt in leistungsrelevanten Anwendungen wie Hochleistungsrechnen, Multimedia-Verarbeitung oder Echtzeitsystemen, bei denen konsistente Durchlaufzeiten und reduzierte Cache-Munition wichtig sind. Durch eine gezielte Verteilung auf Kerne lässt sich Load Balancing gezielter steuern und Thread-Migration vermeiden, die teure Cache-Hits kosten kann. Gleichzeitig kann eine zu starke Bindung zu Ungleichgewichten oder Ressourcenknappheit führen, weshalb Affinitäten oft vorsichtig gesetzt und regelmäßig neu bewertet werden.

Betriebssystemseitig bieten verschiedene Plattformen Mechanismen zur Festlegung der ThreadAffinität. Unter Windows gibt es APIs wie SetThreadAffinityMask, unter Linux Funktionen wie sched_setaffinity oder das Kommandozeilenwerkzeug taskset. In Programmiersprachen- und Bibliothekskontexten finden sich plattformabhängige Schnittstellen (z. B. pthread_setaffinity_np in POSIX-Umgebungen) sowie OpenMP- oder Thread-Pool-Optionen, die Affinitäten berücksichtigen.

Zu den gängigen Praxisempfehlungen gehört, Affinitäten gezielt dort einzusetzen, wo klare Vorteile bestehen, sie aber nicht allgemein zu konzipieren. Regelmäßige Messungen der Leistung, Verständnis der NUMA-Architektur und Berücksichtigung des Scheduler-Verhaltens helfen, negative Effekte wie Ungleichverteilung oder Overhead zu vermeiden.