在 linux 上使用超线程测量 CPU 负载

Question

如何获得启用多核超线程的 cpu 的真正用途？

例如，让我们考虑一个 2 核 CPU，表示 4 个虚拟核。

单线程工作负载现在将在 中显示为 100% top，因为虚拟核心中的一个核心已被完全使用。CPU 和top按预期工作，就像有 4 个真正的内核一样。

然而，对于两个线程，事情变得很糟糕：如果一切正常，它们就会平衡到两个真实内核，所以我们得到了 200% 的使用率：两次 100% 和两个空闲的虚拟内核，并且正在使用所有可用的 CPU 功率. 对我来说似乎没问题。

但是，如果两个线程在单个真实核心上运行，它们将显示为使用 100% 的两倍，即 200% 的虚拟核心使用率。但在实际情况下，这将是一个内核在两个线程上共享其功率，然后仅使用总 CPU 功率的一半。

所以显示的使用数字top不能用于衡量总 CPU 工作负载。

我也想知道超线程如何在一个真正的核心上平衡两个虚拟。如果两个线程占用不同的周期数，即使实际负载不同，虚拟内核是否会“适应”以便两者都显示 100% 负载？

Answer 1

Oracle 的 Martin Tegtmeier 去年撰写了一篇关于此的有趣博客文章：https ://blogs.oracle.com/solaris/cpu-utilization-of-multi-threaded-architectures-explained-v2

简短的回答；超线程确实干扰了 top 报告整体 CPU 利用率/CPU 空闲百分比的能力。

在最坏的情况下，以每核 100% 利用率运行 2 个线程的 2 核 4 虚拟核 CPU 可能几乎使 CPU 饱和。（取决于执行端口的使用情况；只有在 cpu 上使用完全不同计算资源的线程仍然可以运行，而不会影响当前线程的性能。）但是，在这种情况下，top 仍然会报告 50% 空闲。

Answer 2

核心利用率与系统负载非常不同。核心利用率仅显示核心正在计算或等待指令的程度。它可以是 100%，对应于 CPU 正在计算的任何给定时间。

但负载是另一回事，负载通常被测量以确定是否有任何进程必须等待任何资源。如果进程不等待任何资源，您将看到一个非常高性能的系统。但有时您会看到系统缓慢但 CPU 利用率低。这通常意味着某些进程正在等待资源而不释放 CPU。对于这种情况，您不会看到高 CPU 利用率，但系统可能远远超出其容量。

在 Linux 系统中，平均负载是衡量系统整体性能的计算值。平均负载的值应该与并行计算资源、内核进行比较。因此，如果具有 4 个物理内核的系统的平均负载为 4 个或更多，我们可以有把握地说某些进程将等待资源。

CPU 利用率是 100% 还是 10% 并不重要。平均负载可以高达 200 或 300，在这些情况下系统几乎没有响应。

在正常运行条件下，服务器负载平均值不应长时间超过内核数。在我看来，短尖峰并不重要。您将在w输出中看到的 3 个数字是负载 av。1/5/15 分钟。