网络知识 娱乐 关于CPU 中央处理器调优

关于CPU 中央处理器调优

发布: 2023年2月14日 10:17:50

1、CPU处理方式

1.1 批处理，顺序处理请求。(切换次数少，吞吐量大)

批处理——以前的大型机（Mainframe）上所采用的系统，需要把一批程序事先写好（打孔纸带），然后计算得出结果

1.2 分时处理。(如同"独占"，吞吐量小)(时间片，把请求分为一个一个的时间片，一片一片的分给CPU处理)我们现在使用x86就是这种架构

分时——现在流行的PC机和服务器都是采用这种运行模式，即把CPU的运行分成若干时间片分别处理不同的运算请求

1.3 实时处理

实时——一般用于单片机上，比如电梯的上下控制，对于按键等动作要求进行实时处理

2、查看内核一秒钟中断CPU次数

 [root@docker-01 ~]# grep HZ /boot/config-3.10.0-957.el7.x86_64 
 CONFIG_NO_HZ_COMMON=y
 # CONFIG_HZ_PERIODIC is not set
 # CONFIG_NO_HZ_IDLE is not set
 CONFIG_NO_HZ_FULL=y
 # CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL is not set
 CONFIG_NO_HZ=y
 # CONFIG_RCU_FAST_NO_HZ is not set
 # CONFIG_HZ_100 is not set
 # CONFIG_HZ_250 is not set
 # CONFIG_HZ_300 is not set
 CONFIG_HZ_1000=y
 CONFIG_HZ=1000
 CONFIG_MACHZ_WDT=m

3、调整进程优先级使用更多CPU

调整进程nice值，让进程使用更多的CPU

优先级控制：

nice值 #范围， -20 ~ 19 越小优先级越高 普通用户0－19

nice

作用：以什么优先级运行进程 。默认优先级是0

语法： nice -n 优先级数字 命令

 [root@docker-01 scripts]# nice -n -5 vim a.txt ##vim进程以-5级别运行
 [root@docker-01 ~]# ps -axu | grep a.txt
 root     49588 0.0  0.0 151576 5112pts/0   S<+ 18:05   0:00 vima.txt
 root     49614 0.0  0.0 112724 1004pts/1   S+  18:05   0:00 grep--color=auto a.txt
 [root@docker-01 ~]# top -p 49588
 PID USER     PR NI   VIRT   RES   SHR S %CPU %MEM     TIME+COMMAND    
 49588root      15 -5 151576  5112  2748S   0.0  0.0   0:00.02 vim

renice #修改正在运行的进程的优先级

#renice -n 5 PID #修改进程优先级

 [root@docker-01 ~]# renice -n 5 49588
 49588(进程 ID) 旧优先级为 -5，新优先级为 5
 [root@docker-01 ~]# top -p 49588
 PID USER     PR NI   VIRT   RES   SHR S %CPU %MEM     TIME+COMMAND    
 49588root      25  5 151576  5112  2748S   0.0  0.0   0:00.02 vim

检测一下范围： -20 - 19

 [root@docker-01 ~]# renice -n -21 49588
 49588(进程 ID) 旧优先级为 5，新优先级为 -20
 [root@docker-01 ~]# renice -n 20 49588
 49588(进程 ID) 旧优先级为 -20，新优先级为 19

4、CPU亲和力

taskset 作用：在多核情况下，可以认为指定一个进程在哪颗CPU上执行程序，减少进程在不同CPU之前切换的开销

语法： taskset -c N 命令

4.1本机是4核CPU ，指定vim命令在第一个CPU上运行

 [root@docker-01 scripts]# taskset -c 0 vim a.txt
 [root@docker-01 scripts]# ps -axu | grep vim
 root     49665 0.6  0.0 151576 5108pts/0   S+  18:19   0:00 vima.txt
 root     49667 0.0  0.0 112724  984pts/1   S+  18:19   0:00 grep--color=auto vim
 [root@docker-01 scripts]# taskset -p 49665
 pid 49665's current affinity mask: 1 ##CPU亲和力掩码，1代表第一个CPU核心

4.2查sshd进程运行在哪几个CPU上

 [root@docker-01 scripts]# ps -axu | grep sshd
 root      3537 0.0  0.0 112756 4348?       Ss   10月15   0:00 /usr/sbin/ssh -D
 root     49454 0.0  0.0 154548 5536?       Ss   17:59   0:00 sshd: root@pts/0
 root     49589 0.0  0.0 154548 5536?       Ss   18:05   0:00 sshd: root@pts/1
 root     49689 0.0  0.0 112728  988pts/1   S+  18:23   0:00 grep--color=auto sshd
 [root@docker-01 scripts]# taskset -p   3537
 pid 3537's current affinity mask: f ##说明sshd在4颗CPU上随机进行切换

注：

说明： Cpu ID 号码，对应的16进制数为： CPU ID: 7 6 5 4 3 2 1 0 对应的10数为: 128 64 32 16 8 4 2 1

当前,我的系统中cpu ID的为（0,1,2,3） pid 2030's current affinity mask: f的值为cpu ID 16进制的值的和（1+2+4+8=f),转换成二进制为：1111这个说明了（pid=2030)的这个sshd进程工作在cpu ID分别为0,1,2,3这个四个cpu上面的切换。

注： 我们的CPU是4核心，所以taskset -c后可以跟：0,1,2,3

4.3指定vim c.txt 程序运行在第2和第4个CPU上

 [root@docker-01 scripts]# taskset -c 1,3 vim b.txt
 [root@docker-01 scripts]# ps -axu | grep vim
 root     49706 0.1  0.0 151532 5052pts/0   S+  18:30   0:00 vimb.txt
 root     49716 0.0  0.0 112724  980pts/1   S+  18:30   0:00 grep--color=auto vim
 [root@docker-01 scripts]# taskset -p 49706
 [root@docker-01 scripts]# taskset -p 49706
 pid 49706's current affinity mask: a ## a为十进制的10=2+8   
 注：在哪个CPU上运行，那一位就赋为1 。

5、CPU 利用率比例分配

如果一个CPU 被充分使用，利用率分类之间均衡的比例应该是

65% ­ 70% User Time #用户态

30% ­ 35% System Time #内核态

0% ­ 5% Idle Time #空闲

Context Switches ­ 上下文切换的数目直接关系到CPU 的使用率，如果CPU 利用率保持在上述均衡状态时，有大量的上下文切换是正常的。

5.1持续的CPU 利用率

 [root@docker-01 ~]# vmstat 1 10 ##本机为4核CPU，执行vmstat显示以下内容  
 procs -----------memory-------------swap-------io-----system--------cpu-----
 r b     swpd free   buff cache   si   so     bi   bo   in    cs     us sy id wa st
 3 0     0 130644 86244609860   0   0    4    1   531  250 0 20 0  0
 4 0     0 130620 86244609860   0   0    0    0   638  620 0 14 0  0
 2 0     0 130620 86244609860   0   0    0    0    658  620 0 13 0  0
 4 0     0 130620 86244609860   0   0    0    0    688  620 0 11 0  0

注：

根据观察值，我们可以得到以下结论:

1.有大量的中断(in) 和较少的上下文切换(cs)。这意味着一个单一的进程正在大量使用cpu.

2.进一步显示某单个应用，user time(us) 经常在86%或者更多.

执行top -》按P-》查看使用CPU最多的进程.

3.运行队列还在可接受的性能范围内，其中有2个地方，是超出了允许限制.

5.2超负荷调度

 [root@docker-01 ~]# vmstat 1 ###通过查看vmstat输出结果，分析当前系统中出现的问题
 procs -----------memory-------------swap-------io-----system--------cpu-----
 r b swpd    free  buff  cache si so bi  bo      in  cs  us sy  wa id
 2 1 207740 98476 81344 180972 0 0 2496 0     900 2883  4 12 57  27
 0 1 207740 96448 83304 180984 0 0 1968 328    810 2559  8 9   83 0
 0 1 207740 94404 85348 180984 0 0 2044 0      829 2879 9 6 78 7
 0 1 207740 92576 87176 180984 0 0 1828 0      689 2088 3 9   78  10
 2 0 207740 91300 88452 180984 0 0 1276 0     565 1282 7 6 83  4

注：

根据观察值，我们可以得到以下结论:

1.上下文切换数目高于中断数目，说明kernel中相当数量的时间都开销在：上下文切换线程.

2.大量的上下文切换将导致CPU 利用率不均衡，很明显实际上等待io 请求的百分比(wa)非常高,以及user time百分比非常低(us). 说明磁盘比较慢，磁盘是瓶颈.

3、因为CPU 都阻塞在IO请求上，所以运行队列里也有相当数个的可运行状态线程在等待执行.

相关文章