如何在Apple Silicon的macOS上仅将线程绑定到性能核心？

我正在开发一款音频应用，需要绝对确保关键线程只在性能核心上运行，完全不调度到效率核心。

我已经参考过苹果的官方性能调优文档，尝试通过设置Quality of Service (QoS)类来引导线程调度到性能核心，示例代码如下：

pthread_attr_t qosAttribute;
pthread_attr_init(&qosAttribute);
pthread_attr_set_qos_class_np(&qosAttribute, QOS_CLASS_USER_INTERACTIVE, 0);
pthread_create(&thread, &qosAttribute, f, NULL);

虽然设置最高级别的QoS有一定效果，但无法保证线程绝对不会被调度到效率核心。

我知道Linux上可以用pthread_setaffinity_np通过核心掩码绑定线程到特定核心，但macOS没有这个函数，我也找不到如何获取性能/效率核心对应掩码的相关信息。

请问有没有可行的方案能实现线程仅绑定到苹果芯片的性能核心？

解决方案：使用线程亲和性策略（THREAD_AFFINITY_POLICY） #

macOS提供了thread_policy_set API来设置线程的亲和性策略，结合核心信息获取，可以精准绑定线程到性能核心。

步骤1：区分性能核心与效率核心

通过sysctlbyname获取系统核心的类型信息，苹果芯片的性能核心和效率核心可通过hw.perflevel系列sysctl节点区分，性能核心的perflevel标识通常为1，效率核心为0。示例代码片段：

#include <sys/sysctl.h>
#include <mach/mach.h>

uint64_t get_performance_core_mask() {
    uint64_t mask = 0;
    int num_cpus = sysconf(_SC_NPROCESSORS_ONLN);
    
    // 遍历所有核心，筛选性能核心
    for (int i = 0; i < num_cpus; i++) {
        int perf_level;
        size_t len = sizeof(perf_level);
        char name[64];
        snprintf(name, sizeof(name), "hw.perflevel%d.cpu_type", i);
        if (sysctlbyname(name, &perf_level, &len, NULL, 0) == 0) {
            if (perf_level == 1) {
                mask |= (1ULL << i);
            }
        }
    }
    return mask;
}

步骤2：设置线程亲和性

将线程绑定到性能核心掩码上：

#include <mach/thread_policy.h>

bool bind_thread_to_performance_cores(pthread_t thread) {
    thread_port_t mach_thread = pthread_mach_thread_np(thread);
    thread_affinity_policy_data_t affinity_policy;
    affinity_policy.affinity_tag = get_performance_core_mask();
    
    kern_return_t ret = thread_policy_set(
        mach_thread,
        THREAD_AFFINITY_POLICY,
        (thread_policy_t)&affinity_policy,
        THREAD_AFFINITY_POLICY_COUNT
    );
    
    return ret == KERN_SUCCESS;
}

注意事项

• 该方案支持macOS 10.12及以上版本，在Apple Silicon芯片上完全兼容。
• 音频应用的实时线程建议搭配QOS_CLASS_REALTIME使用，进一步强化调度优先级，亲和性策略是确保核心绑定的关键。
• 不同型号Apple芯片的核心perflevel标识可能略有差异，建议在目标设备上测试验证。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Martin