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在當(dāng)今的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，多核處理器已經(jīng)成為了一種常見(jiàn)的形式。在基于多核處理器的系統(tǒng)中，如何更有效地利用多個(gè)核心以提高性能和減少延遲成為了研究的焦點(diǎn)之一。在這方面，Linux系統(tǒng)中的多核CPU中斷技術(shù)已經(jīng)成為了一種非常重要的技術(shù)，同時(shí)也是原理比較簡(jiǎn)單的一種技術(shù)。
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多核CPU中斷是通過(guò)在多個(gè)CPU核心之間分配中斷的處理來(lái)提高CPU性能和減少延遲的一種技術(shù)。在單核CPU中，中斷通常被分配給單個(gè)核心，但是在多核CPU中，每個(gè)核心都可以處理中斷，并且中斷可以根據(jù)需求在核心之間分配。這意味著，在多核CPU中，中斷可以同時(shí)由多個(gè)核心處理，因此可以減少系統(tǒng)的延遲并提高系統(tǒng)的性能。
在多核CPU中，中斷分配通常由Linux內(nèi)核處理。內(nèi)核負(fù)責(zé)將中斷分配給每個(gè)CPU核心，并監(jiān)控每個(gè)核心的狀態(tài)。內(nèi)核還負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)任務(wù)和中斷之間的調(diào)度，以確保任務(wù)可以及時(shí)得到處理。
多核CPU中斷技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)。它可以提高系統(tǒng)的性能。由于中斷可以同時(shí)由多個(gè)核心處理，因此可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，并且可以更快地處理多個(gè)任務(wù)。此外，因?yàn)槎鄠€(gè)核心可以同時(shí)處理中斷，所以可以減少和避免單個(gè)核心出現(xiàn)瓶頸的情況。這意味著，即使某個(gè)核心出現(xiàn)了問(wèn)題，系統(tǒng)仍然可以繼續(xù)運(yùn)行，并且可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地重新分配中斷。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是多核CPU中斷技術(shù)可以減少系統(tǒng)的延遲。在單核CPU中，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)核心可以處理中斷，所以當(dāng)多個(gè)中斷同時(shí)到達(dá)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生延遲。但是，在多核CPU中，中斷可以同時(shí)由多個(gè)核心處理，因此可以大大減少延遲。
多核CPU中斷技術(shù)通過(guò)分配任務(wù)和中斷，以及動(dòng)態(tài)地重新分配中斷，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的負(fù)載均衡。這使得不同的CPU核心可以以不同的方式處理任務(wù)，以便更好地滿足特定應(yīng)用程序的需求。同時(shí)，多核CPU中斷技術(shù)還可以提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。因?yàn)樗梢詣?dòng)態(tài)地分配中斷，并且可以根據(jù)需要調(diào)整系統(tǒng)的配置，因此可以更好地適應(yīng)大規(guī)模系統(tǒng)部署的需求。
盡管多核CPU中斷技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，但是它也存在一些缺點(diǎn)。其中最重要的是，在高負(fù)載情況下，分配和重新分配中斷可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的性能下降。這是因?yàn)樵诟哓?fù)載情況下，內(nèi)核需要花費(fèi)更多的時(shí)間來(lái)管理中斷。此外，在多核CPU中使用中斷有時(shí)可能也會(huì)引入新的問(wèn)題，例如競(jìng)爭(zhēng)條件和死鎖等。
總體而言，多核CPU中斷技術(shù)已成為了一種非常重要的技術(shù)，它可以提高系統(tǒng)的性能，減少系統(tǒng)的延遲，并實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡和可擴(kuò)展性。然而，我們也需要注意其缺點(diǎn)，并適當(dāng)?shù)貙?duì)其進(jìn)行配置和管理，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
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如何在linux系統(tǒng)下查看cpu使用率
在linux的系統(tǒng)維護(hù)中，可能需要經(jīng)常查看cpu使用率，分析系統(tǒng)整體的運(yùn)行情況。而監(jiān)控CPU的性能一般包括以下3點(diǎn)：運(yùn)行隊(duì)列、CPU使用率和上下文切換。
對(duì)于每一個(gè)CPU來(lái)說(shuō)運(yùn)行隊(duì)列更好不要超過(guò)3，例如，如果是雙核CPU就不要超過(guò)6。如果隊(duì)列長(zhǎng)期保持在3以上，說(shuō)明任何一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行時(shí)都不能馬上得到cpu的響應(yīng)，這時(shí)可能需要考慮升級(jí)cpu。另外滿負(fù)荷運(yùn)行cpu的使用率更好是user空間保持在65%～70%，system空間保持在30%，空閑保持在0%~5% 。
下面總結(jié)下查看CPU使用率常用碧譽(yù)鋒的幾個(gè)命令。
1、top
這個(gè)命令很常用，在第三行有顯示CPU當(dāng)前的使用情況。
# top -bn 1 -i -c
top – 14:19:51 up 138 days, 7:15, 1 user, load average: 0.20, 0.33, 0.39
Tasks: 115 total, 1 running, 114 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
Cpu(s): 4.5%us, 3.8%sy, 0.0%ni, 91.0%id, 0.6%wa, 0.0%hi, 0.0%si, 0.0%st
Mem:k total,k used,k free,k buffers
Swap:k total, 34788k used,k free,k cached
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
12760 rootR 2.0 0.2 0:00.01 top -bn 1 -i -c
如上所示，top命令可以看到總體的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和cpu的使用率 。
%us：表示用戶空間程序的cpu使用率（悔晌沒(méi)有通過(guò)nice調(diào)度）
%sy：表示系統(tǒng)空間的cpu使用率，主要是內(nèi)核程序。
%ni：表示用戶空間且通過(guò)nice調(diào)度過(guò)的程序的cpu使用率。
%id：空閑cpu
%wa：cpu運(yùn)行時(shí)在等待io的時(shí)間
%hi：cpu處理硬中斷的數(shù)量
%si：cpu處理軟中斷的數(shù)量
%st：被虛擬機(jī)偷走的cpu
2、vmstat
之前在本博客中有介紹過(guò)vmstat的使用，詳細(xì)使用和參數(shù)介紹參考網(wǎng)址：
。
# vmstat 1 5
procemoryswapiosystemcpu—–
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st
1 0
0
0 0
0 0
3、sar
sar命令語(yǔ)法和vmstat一樣。命令虛蠢不存在時(shí)需要安裝sysstat包，這個(gè)包很有用。
CPU使用率
例如每1秒采集一次CPU使用率，共采集5次。
# sar -u 1 5
Linux 3.18.5-x86_64-linode52 (li) 07/20/2023 _x86_64_ (1 CPU)
02:41:25 PM CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle
02:41:26 PM all 64.71 0.00 18.63 0.00 0.98 15.69
02:41:27 PM all 29.47 0.00 22.11 14.74 0.00 33.68
02:41:28 PM all 67.33 0.00 31.68 0.99 0.00 0.00
02:41:29 PM all 7.00 0.00 2.00 0.00 0.00 91.00
02:41:30 PM all 69.00 0.00 23.00 0.00 0.00 8.00
Average: all 47.79 0.00 19.48 3.01 0.20 29.52
和top一樣，可以看到所有cpu的使用情況。如果需要查看某顆cpu的使用可以用-P參數(shù)。例如指定顯示0號(hào)cpu 的使用情況。
# sar -P 0 -u 1 5
Linux 3.18.5-x86_64-linode52 (li) 07/20/2023 _x86_64_ (1 CPU)
02:45:14 PM CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle
02:45:15 PM 0 44.00 0.00 52.00 4.00 0.00 0.00
02:45:16 PM 0 9.28 0.00 26.80 62.89 1.03 0.00
02:45:17 PM 0 3.06 0.00 14.29 81.63 1.02 0.00
02:45:18 PM 0 4.12 0.00 22.68 72.16 1.03 0.00
02:45:19 PM 0 4.12 0.00 22.68 72.16 1.03 0.00
Average: 0 13.09 0.00 27.81 58.28 0.82 0.00
進(jìn)程隊(duì)列長(zhǎng)度和平均負(fù)載狀態(tài)
例如每1秒采集一次，共采集5次。
# sar -q 1 5
Linux 3.18.5-x86_64-linode52 (li) 07/20/2023 _x86_64_ (1 CPU)
02:48:47 PM runq-sz plist-sz ldavg-1 ldavg-5 ldavg-15
02:48:48 PM.34 0.43 0.41
02:48:49 PM.34 0.43 0.41
02:48:50 PM.34 0.43 0.41
02:48:51 PM.31 0.42 0.40
02:48:52 PM.31 0.42 0.40
Average:.33 0.43 0.41
輸出項(xiàng)：
runq-sz：運(yùn)行隊(duì)列的長(zhǎng)度（等待運(yùn)行的進(jìn)程數(shù)）
plist-sz：進(jìn)程列表中進(jìn)程（processes）和線程（threads）的數(shù)量
ldavg-1：最后1分鐘的系統(tǒng)平均負(fù)載（System load average）
ldavg-5：過(guò)去5分鐘的系統(tǒng)平均負(fù)載
ldavg-15：過(guò)去15分鐘的系統(tǒng)平均負(fù)載
進(jìn)程創(chuàng)建的平均值和上下文切換的次數(shù)
例如每1秒收集一次，共收集5次。
# sar -w 1 5
Linux 3.18.5-x86_64-linode52 (li) 07/20/2023 _x86_64_ (1 CPU)
02:54:03 PM proc/s cswch/s
02:54:04 PM 1.01 156.57
02:54:05 PM 1.00 132.00
02:54:06 PM 2.00 201.00
02:54:07 PM 2.02 126.26
02:54:08 PM 2.00 114.00
Average: 1.61 145.98
sar命令也可以獲取過(guò)去指定日期的性能參數(shù)。
# sar -u -f /var/log/sa/sa20
Linux 3.18.5-x86_64-linode52 (li) 07/20/2023 _x86_64_ (1 CPU)
01:10:01 PM CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle
01:20:02 PM all 25.78 0.00 8.88 3.59 0.15 61.60
01:30:01 PM all 26.06 0.00 9.96 3.33 0.10 60.55
01:40:01 PM all 25.73 0.00 9.17 3.70 0.09 61.32
01:50:01 PM all 25.70 0.00 9.50 2.79 0.12 61.89
02:00:01 PM all 26.70 0.00 9.73 2.20 0.10 61.28
02:10:01 PM all 26.16 0.00 9.56 4.34 0.11 59.82
02:20:01 PM all 25.49 0.00 9.61 2.76 0.07 62.07
02:30:01 PM all 26.47 0.00 9.94 0.64 0.30 62.65
02:40:02 PM all 27.32 0.00 10.37 3.86 0.15 58.30
02:50:02 PM all 26.98 0.00 10.38 4.56 0.13 57.95
Average: all 26.24 0.00 9.71 3.18 0.13 60.74
4、mpstat
這個(gè)命令也在sysstat包中，語(yǔ)法類似。
例如每1秒收集一次，共5次。
# mpstat 1 5
Linux 3.18.5-x86_64-linode52 (li) 07/20/2023 _x86_64_ (1 CPU)
03:01:18 PM CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %idle
03:01:19 PM all 52.53 0.00 23.23 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 24.24
03:01:20 PM all 21.00 0.00 4.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 75.00
03:01:21 PM all 53.00 0.00 18.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 29.00
03:01:22 PM all 26.00 0.00 3.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 71.00
03:01:23 PM all 46.00 0.00 18.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 36.00
Average: all 39.68 0.00 13.23 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 47.09
cpu使用情況比sar更加詳細(xì)些，也可以用-P指定某顆cpu 。
5、iostat
這個(gè)命令主要用來(lái)查看io使用情況，也可以來(lái)查看cpu，個(gè)人感覺(jué)不常用。
# iostat -c 1 2
Linux 3.18.5-x86_64-linode52 (li) 07/20/2023 _x86_64_ (1 CPU)
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
4.53 0.01 3.81 0.63 0.04 90.99
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
38.00 0.00 14.00 0.00 0.00 48.00
6、dstat
每秒cpu使用率情況獲取
# dstat -c
—-total-cpu-usage—-
usr sys idl wai hiq siq
最占cpu的進(jìn)程獲取
# dstat –top-cpu
-most-expensive-
cpu process
mysqld 1.5
php-fpm: pool 24
mysqld 59
參考：
《sar命令詳解》：
Linux查看cpu使用率可以使用top命令。
1、在終端輸入top命令，如下伍敬圖所示的位置即為cpu使用率。
現(xiàn)在的多核CPU，Linux操作系統(tǒng)是否能夠?qū)崿F(xiàn)單個(gè)進(jìn)程（多線程）的多核調(diào)度（跨CPU核心調(diào)度）？
現(xiàn)在的技術(shù)，還是一個(gè)線程只能運(yùn)行在一個(gè) CPU 上。多核心，必須用多線程/進(jìn)程來(lái)運(yùn)行才能實(shí)現(xiàn)更大化。當(dāng)然，你可以單個(gè)線程不停的在所有的 CPU 上來(lái)回跳。但是效率會(huì)很低很低。
因?yàn)?CPU 有寄存器和緩存的問(wèn)題。如果你切換 CPU 運(yùn)行，所有的數(shù)據(jù)都要進(jìn)行一次傳遞。非常浪費(fèi)時(shí)鐘（在 CPU 上，程序執(zhí)行不是一個(gè)時(shí)鐘馬上就能任意執(zhí)行一個(gè)指令，而是流水線作業(yè)，一個(gè)指令需要很多個(gè)時(shí)鐘才能處理完，數(shù)據(jù)存取也都要等）。
這也因?yàn)槌绦蛟揪投际琼樞驁?zhí)行的。你沒(méi)辦法讓一個(gè)程序的后面的結(jié)果可以跳過(guò)前面的結(jié)果而得出。
當(dāng)然，現(xiàn)在 CPU 確實(shí)有這種技術(shù)，叫做亂序執(zhí)行。也就是當(dāng)前面的過(guò)程還沒(méi)有計(jì)算時(shí)，后面的指令先計(jì)算。但是這種事情是要靠猜測(cè)的，而且這也僅僅是分支預(yù)測(cè)，依然不能預(yù)測(cè)某個(gè)計(jì)算的結(jié)果。即便猜的再準(zhǔn)確，也有錯(cuò)的時(shí)候。奔騰4 最老的版本就有這個(gè)問(wèn)題，流水線太長(zhǎng)。計(jì)算后發(fā)現(xiàn)錯(cuò)了。整條流水線需要清空重新計(jì)算。有嚴(yán)重性能問(wèn)題的奔騰4 CPU ，流水線長(zhǎng)度是 31 級(jí)。也就是一個(gè)程序至少 31 個(gè)時(shí)鐘周期才能從推到流水線后到真正執(zhí)行。直接浪費(fèi)了 31 個(gè)時(shí)鐘周期。
所以目前的技術(shù)來(lái)說(shuō)，單線程多旅灶核新協(xié)同計(jì)算，技術(shù)上不可能實(shí)現(xiàn)。
提高性能，就是整理數(shù)據(jù)處理的算法，把多次重復(fù)計(jì)算的過(guò)程，拆成多條線程分別計(jì)算。從而保證 CPU 多拆粗扮核新的效率更大化。每個(gè)線程可以共享凳困同一塊數(shù)據(jù)，自己讀取自己的數(shù)據(jù)計(jì)算使可以的。不過(guò)，這時(shí)候就有另外一個(gè)問(wèn)題，數(shù)據(jù)尋址和傳遞的性能問(wèn)題。
這個(gè)問(wèn)題太專業(yè)，但是我就我的感覺(jué)，用這個(gè)程序，有些程序支持多核心，有的不支持，因此，該方案的任務(wù)，那里有許多小任務(wù)的任務(wù)，如果該程序支持多核心，該方案可以是小的任務(wù)可以被分配到不同的核心或線程來(lái)處理。
所以有些人會(huì)說(shuō)很多游戲，尤其是大型單機(jī)游戲，運(yùn)行好和壞，是密切相關(guān)的CPU的頻率，雙核多核看不出有明顯宏襪滾的區(qū)別。因?yàn)檫@些大型單機(jī)游戲不支持多核心多進(jìn)程。
而且實(shí)際使用的操作系統(tǒng)程序，是一個(gè)大的程序，就不可蔽余能有一個(gè)完整的單進(jìn)程狀態(tài)。 多核多進(jìn)程的開(kāi)放，很多時(shí)候會(huì)比單核CPU顯著強(qiáng)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)游戲是最明好喊顯的，更開(kāi)放
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