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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)，同時也是原理比較簡單的一種技術(shù)。
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多核CPU中斷是通過在多個CPU核心之間分配中斷的處理來提高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核心，但是在多核CPU中，每個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，中斷可以同時由多個核心處理，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CPU核心，并監(jiān)控每個核心的狀態(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。由于中斷可以同時由多個核心處理，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任務(wù)。此外，因?yàn)槎鄠€核心可以同時處理中斷，所以可以減少和避免單個核心出現(xiàn)瓶頸的情況。這意味著，即使某個核心出現(xiàn)了問題，系統(tǒng)仍然可以繼續(xù)運(yùn)行，并且可以根據(jù)需要動態(tài)地重新分配中斷。
另一個優(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€核心可以處理中斷，所以當(dāng)多個中斷同時到達(dá)時，就會產(chǎn)生延遲。但是，在多核CPU中，中斷可以同時由多個核心處理，因此可以大大減少延遲。
多核CPU中斷技術(shù)通過分配任務(wù)和中斷，以及動態(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，多核CPU中斷技術(shù)還可以提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。因?yàn)樗梢詣討B(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)更多的時間來管理中斷。此外，在多核CPU中使用中斷有時可能也會引入新的問題，例如競爭條件和死鎖等。
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ζ溥M(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。
對于每一個CPU來說運(yùn)行隊(duì)列更好不要超過3，例如，如果是雙核CPU就不要超過6。如果隊(duì)列長期保持在3以上，說明任何一個進(jìn)程運(yùn)行時都不能馬上得到cpu的響應(yīng)，這時可能需要考慮升級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)鋒的幾個命令。
1、top
這個命令很常用，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（悔晌沒有通過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nice調(diào)度過的程序的cpu使用率。
%id：空閑cpu
%wa：cpu運(yùn)行時在等待io的時間
%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命令語法和vmstat一樣。命令虛蠢不存在時需要安裝sysstat包，這個包很有用。
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：過去5分鐘的系統(tǒng)平均負(fù)載
ldavg-15：過去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
這個命令也在sysstat包中，語法類似。
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
這個命令主要用來查看io使用情況，也可以來查看cpu，個人感覺不常用。
# 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)，還是一個線程只能運(yùn)行在一個 CPU 上。多核心，必須用多線程/進(jìn)程來運(yùn)行才能實(shí)現(xiàn)更大化。當(dāng)然，你可以單個線程不停的在所有的 CPU 上來回跳。但是效率會很低很低。
因?yàn)?CPU 有寄存器和緩存的問題。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)時鐘（在 CPU 上，程序執(zhí)行不是一個時鐘馬上就能任意執(zhí)行一個指令，而是流水線作業(yè)，一個指令需要很多個時鐘才能處理完，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。你沒辦法讓一個程序的后面的結(jié)果可以跳過前面的結(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)前面的過程還沒有計(jì)算時，后面的指令先計(jì)算。但是這種事情是要靠猜測的，而且這也僅僅是分支預(yù)測，依然不能預(yù)測某個計(jì)算的結(jié)果。即便猜的再準(zhǔn)確，也有錯的時候。奔騰4 最老的版本就有這個問題，流水線太長。計(jì)算后發(fā)現(xiàn)錯了。整條流水線需要清空重新計(jì)算。有嚴(yán)重性能問題的奔騰4 CPU ，流水線長度是 31 級。也就是一個程序至少 31 個時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 個時鐘周期。
所以目前的技術(shù)來說，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，這時候就有另外一個問題，數(shù)據(jù)尋址和傳遞的性能問題。
這個問題太專業(yè)，但是我就我的感覺，用這個程序，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處理。
所以有些人會說很多游戲，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，是一個大的程序，就不可蔽余能有一個完整的單進(jìn)程狀態(tài)。 多核多進(jìn)程的開放，很多時候會比單核CPU顯著強(qiáng)。這個網(wǎng)絡(luò)游戲是最明好喊顯的，更開放
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