프로세서 친화성 (Processor Affinity)

Jan 27, 2026

핵심 개념

프로세서 친화성(Processor Affinity)이란 프로세스나 스레드가 특정 CPU에서 계속 실행되도록 하는 정책이다.

왜 필요할까? CPU마다 **캐시(cache)**가 있다. 프로세스가 CPU 0에서 실행되면, CPU 0의 캐시에 해당 프로세스의 데이터가 올라간다. 만약 다음에도 CPU 0에서 실행하면 캐시에 데이터가 남아있어 빠르다(Warm Cache). 하지만 CPU 1로 옮기면 캐시를 처음부터 다시 채워야 하므로 느리다(Cold Cache).

동작 원리

Warm Cache vs Cold Cache

                CPU 0                          CPU 1
          ┌──────────────┐              ┌──────────────┐
          │  Cache (Warm) │              │  Cache (Cold) │
          │  프로세스 A의  │              │  (비어 있음)   │
          │  데이터 있음   │              │               │
          └──────────────┘              └──────────────┘

  프로세스 A가 CPU 0에서       프로세스 A가 CPU 1로 이동하면
  계속 실행 → 캐시 히트!       캐시 미스 → 다시 데이터 로드

소프트 친화성 vs 하드 친화성

구분	소프트 친화성 (Soft Affinity)	하드 친화성 (Hard Affinity)
동작	OS가 같은 CPU에서 실행하려고 시도	반드시 지정된 CPU에서만 실행
보장	보장 안 됨 (부하 상황에 따라 이동 가능)	보장됨
설정	OS 기본 정책	명시적 시스템 콜 필요
Linux	기본 동작	`sched_setaffinity()`

Linux에서 하드 친화성 설정

#define _GNU_SOURCE
#include <sched.h>

cpu_set_t mask;
CPU_ZERO(&mask);           // 마스크 초기화
CPU_SET(0, &mask);         // CPU 0만 사용하도록 설정
CPU_SET(2, &mask);         // CPU 2도 추가

// 현재 프로세스를 CPU 0, 2에서만 실행
sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask);

명령줄에서는 taskset 명령으로 설정할 수 있다:

taskset -c 0,2 ./my_program   # CPU 0, 2에서만 실행

NUMA와 프로세서 친화성

NUMA(Non-Uniform Memory Access) 아키텍처에서 프로세서 친화성은 특히 중요하다. NUMA에서는 각 CPU가 “로컬 메모리”를 가지며, 로컬 메모리 접근이 다른 CPU의 메모리(원격 메모리) 접근보다 훨씬 빠르다.

프로세스가 다른 CPU로 이동하면:

캐시 데이터를 잃고 (Cold Cache)
기존 로컬 메모리가 원격 메모리가 되어 접근 속도 저하

친화성 vs 부하 균형 트레이드오프

프로세서 친화성과 부하 균형(Load Balancing)은 상충 관계에 있다:

친화성 우선: 캐시 효율은 좋지만, 특정 CPU에 부하 집중 가능
부하 균형 우선: 부하는 고르지만, 프로세스 이동 시 캐시 효율 저하

OS 스케줄러는 이 둘 사이에서 적절한 균형을 찾아야 한다.

예시

데이터베이스 서버에서의 활용:

DB 워커 스레드를 특정 CPU에 고정 → 캐시 히트율 향상
NUMA 노드의 로컬 메모리에 DB 버퍼 할당 → 메모리 접근 지연 최소화
네트워크 인터럽트 처리 CPU와 DB 워커 CPU를 분리 → 간섭 최소화