交易系统开发——张智炫

实际项目请根据侧边目录手动跳转至实际项目部分，本项目实践学习及来源于
Building Low Latency Applications with C++.pdf
部分基础知识来源：
https://weedge.github.io/perf-book-cn/zh/，
https://arxiv.org/abs/2309.04259
Testing and Tuning Market Trading Systems _ Algorithms in -- Timothy Masters -- 1st ed_ 2018, Berkeley, CA, 2018 -- Apress _ Imprint_ Apress -- 9781484241721 -- 60d1a98d33720c15e03ee33c4ae10155 -- Anna’s Archive.pdf
optimizing_cpp.pdf
项目代码地址：https://github.com/zzxscodes/zquant-system
低延迟系统开发基础

1. CPU亲和性及NUMA架构

isolcpus：内核启动参数CPU隔离

1.   编辑 /etc/default/grub 。
2.   修改 GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT  这一行， 在引号内添加 isolcpus=cpu号列表 (例如: isolcpus=2,3  isolcpus=1,4-7)。
3.   执行 sudo update-grub （Debian/Ubuntu） ( sudo grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg（RHEL/CentOS/Fedora）) 并 sudo reboot。

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taskset：命令行工具CPU绑定

1.   启动进程: taskset -c 1 ./my_app  (在CPU 1上运行)
2.   修改运行中进程:taskset -pc 3 <PID>  (将PID进程移至CPU 3)
3.   查询进程:taskset -pc <PID>
4.   绑定进程下的线程： ps -T -p <PID> taskset -p -c <CPU列表> <TID>

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pthread_setaffinity_np（sched_setaffinity）：线程（进程）CPU绑定

1. #pragma once
3. #include <iostream>
4. #include
5. #include <thread>
6. #include <unistd.h>
8. #include <sys/syscall.h>
10. namespace Common {
11.     /// Set affinity for current thread to be pinned to the provided core_id.
12.     inline auto setThreadCore(int core_id) noexcept {
13.         cpu_set_t cpuset;
15.         CPU_ZERO(&cpuset);
16.         CPU_SET(core_id, &cpuset);
18.         return (pthread_setaffinity_np(pthread_self(), sizeof(cpu_set_t), &cpuset) == 0);
19.     }
21.     /// Creates a thread instance, sets affinity on it, assigns it a name and
22.     /// passes the function to be run on that thread as well as the arguments to the function.
23.     template<typename T, typename... A>
24.     inline auto createAndStartThread(int core_id, const std::string &name, T &&func, A &&... args) noexcept {
25.         auto t = new std::thread([&]() {
26.             if (core_id >= 0 && !setThreadCore(core_id)) {
27.                 std::cerr << "Failed to set core affinity for " << name << " " << pthread_self() << " to " << core_id << std::endl;
28.                 exit(EXIT_FAILURE);
29.             }
30.             std::cerr << "Set core affinity for " << name << " " << pthread_self() << " to " << core_id << std::endl;
32.             std::forward<T>(func)((std::forward(args))...);
33.         });
35.         using namespace std::literals::chrono_literals;
36.         std::this_thread::sleep_for(1s);
38.         return t;
39.     }
40. }
43. /*
44. * sched_setaffinity 和 pthread_setaffinity_np 的区别：
45. *
46. * 1. 作用对象：
47. * - pthread_setaffinity_np: 作用线程，通过 pthread_t 句柄来指定要绑定的线程。
48. * - sched_setaffinity: 作用进程。它通过进程ID (PID) 来指定要绑定的进程。
49. * 一个进程被绑定，所有子线程也会被限制在这个CPU中。
50. * 2. 可移植性：
51. * - pthread_setaffinity_np: GNU C 库（glibc）扩展。
52. * - sched_setaffinity: 标准 Linux 系统调用。
53. */

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11.内存对齐与典型内存布局优化

1. #!/usr/bin/env bash
2. #
3. # simple_cpuset_example.sh
4. #
5. # 演示如何使用 cpuset 将一个任务绑定到专属的 CPU 核心。
7. # --- 配置 ---
8. # 为后台任务分配的常规核心
9. SYSTEM_CORE="0"
10. # 为专属任务保留的核心
11. EXCLUSIVE_CORE="1"
13. set -e
15. # 确保脚本以 root 权限运行
16. if [[ $(id -u) -ne 0 ]]; then
17.     echo "此脚本必须以 root 身份运行。"
18.     exit 1
19. fi
21. # 1. 创建 cgroup 目录
22. echo "--> 正在创建 cpuset 核心池..."
23. mkdir -p /sys/fs/cgroup/cpuset/exclusive_tasks
25. # 2. 配置独占核心池
26. # 将核心 1 分配给这个池
27. echo "${EXCLUSIVE_CORE}" > /sys/fs/cgroup/cpuset/exclusive_tasks/cpuset.cpus
28. # 将其标记为 CPU 独占
29. echo "1" > /sys/fs/cgroup/cpuset/exclusive_tasks/cpuset.cpu_exclusive
30. # 将内存节点 0 分配给这个池（通常一个核心只有一个内存节点）
31. echo "0" > /sys/fs/cgroup/cpuset/exclusive_tasks/cpuset.mems
33. # 3. 运行一个任务并将其绑定到独占核心池
34. echo "--> 正在启动一个无限循环并绑定到核心 ${EXCLUSIVE_CORE}..."
35. # 启动一个后台任务
36. while true; do :; done &
37. TASK_PID=$!
38. echo "任务 PID: ${TASK_PID}"
40. # 将任务的 PID 写入独占池的 tasks 文件中
41. echo "${TASK_PID}" > /sys/fs/cgroup/cpuset/exclusive_tasks/tasks
43. echo "任务已成功绑定。可以使用 'top' 或 'htop' 检查 PID ${TASK_PID} 是否正在核心 ${EXCLUSIVE_CORE} 上运行。"
44. echo "要停止任务，请运行：kill ${TASK_PID}"

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std::enable_if 作为模板默认参数
除了返回类型，std::enable_if也可作为模板的默认参数，语法更简洁：

1. lscpu -e    # 假设输出显示 CPU 0 和 CPU 8 都属于 CORE 0。这意味着它们是同一个物理核心上的两个“兄弟”逻辑核心。
3. # 查看 CPU 8 的在线状态 (1 代表在线)
4. cat /sys/devices/system/cpu/cpu8/online
6. # 将 CPU 8 设置为离线 (禁用)
7. echo 0 > /sys/devices/system/cpu/cpu8/online
9. # 查看在线的CPU数量，会比原来少1
10. nproc
12. # 或者再次运行 lscpu，会看到 CPU 8 显示为 no (离线)
13. lscpu -e | grep "cpu8"
15. # 此时，操作系统调度器不会再向 CPU 8 分配任何任务。CPU 0 现在可以不受干扰地使用物理核心 0 的全部资源。
16. #重启只需
17. echo 1 > /sys/devices/system/cpu/cpu8/online

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Concepts（C++20）显式定义模板参数的约束，替代部分std::enable_if的复杂逻辑，使代码更易读。

1. # 清晰地列出CPU、核心、Socket的对应关系
2. lscpu -e=CPU,CORE,SOCKET
4. # 绑定策略进程到物理核8-15（跳过超线程核）
5. taskset -c 8-15 ./strategy_engine

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9. 分支预测提示
直接在代码中告诉编译器哪个分支更有可能执行，帮助旧微架构生成更优的指令布局。在现代处理器上使用这些分支前缀会生成有效的 x86/x64 汇编，但可能不会在现代处理器上产生性能提升。

• GCC/Clang 扩展：
  

[code]// 使用#pragma once确保头文件只被包含一次，防止重复包含#pragma once#include #include // LIKELY 宏定义，用于告诉编译器条件表达式 x 为真的可能性很大// __builtin_expect 是 GCC 和 Clang 等编译器提供的内建函数// 它接受两个参数，第一个参数是一个表达式，第二个参数是期望的值// 这里将!!(x) 作为表达式，1 作为期望的值，表示 x 为真的可能性很大// !! 是双重逻辑非运算符，用于将 x 转换为布尔值#define LIKELY(x) __builtin_expect(!!(x), 1)// UNLIKELY 宏定义，用于告诉编译器条件表达式 x 为真的可能性很小// 同样使用 __builtin_expect 内建函数，将!!(x) 作为表达式，0 作为期望的值// 表示 x 为真的可能性很小#define UNLIKELY(x) __builtin_expect(!!(x), 0)// ASSERT 函数，用于在条件不满足时输出错误信息并终止程序// 使用 UNLIKELY 宏来标记条件判断，表明条件不成立的情况是很少发生的// 如果条件不成立，会输出错误信息到标准错误输出流，并调用 exit 函数终止程序inline auto ASSERT(bool cond, const std::string &msg) noexcept {    if (UNLIKELY(!cond)) {        std::cerr