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Translator:胡皓文 Hu Haowen <src.res@email.cn>

CPU 負載

Linux通過``/proc/stat``和``/proc/uptime``導出各種信息,用戶空間工具 如top(1)使用這些信息計算系統花費在某個特定狀態的平均時間。 例如:

$ iostat Linux 2.6.18.3-exp (linmac) 02/20/2007

avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
10.01 0.00 2.92 5.44 0.00 81.63

這裡系統認爲在默認採樣周期內有10.01%的時間工作在用戶空間,2.92%的時 間用在系統空間,總體上有81.63%的時間是空閒的。

大多數情況下``/proc/stat``的信息幾乎真實反映了系統信息,然而,由於內 核採集這些數據的方式/時間的特點,有時這些信息根本不可靠。

那麼這些信息是如何被搜集的呢?每當時間中斷觸發時,內核查看此刻運行的 進程類型,並增加與此類型/狀態進程對應的計數器的值。這種方法的問題是 在兩次時間中斷之間系統(進程)能夠在多種狀態之間切換多次,而計數器只 增加最後一種狀態下的計數。

舉例 —

假設系統有一個進程以如下方式周期性地占用cpu:

 兩個時鐘中斷之間的時間線
|-----------------------|
 ^                     ^
 |_ 開始運行           |
                       |_ 開始睡眠
                       (很快會被喚醒)

在上面的情況下,根據``/proc/stat``的信息(由於當系統處於空閒狀態時, 時間中斷經常會發生)系統的負載將會是0

大家能夠想像內核的這種行爲會發生在許多情況下,這將導致``/proc/stat`` 中存在相當古怪的信息:

/* gcc -o hog smallhog.c */
#include <time.h>
#include <limits.h>
#include <signal.h>
#include <sys/time.h>
#define HIST 10

static volatile sig_atomic_t stop;

static void sighandler (int signr)
{
(void) signr;
stop = 1;
}
static unsigned long hog (unsigned long niters)
{
stop = 0;
while (!stop && --niters);
return niters;
}
int main (void)
{
int i;
struct itimerval it = { .it_interval = { .tv_sec = 0, .tv_usec = 1 },
                        .it_value = { .tv_sec = 0, .tv_usec = 1 } };
sigset_t set;
unsigned long v[HIST];
double tmp = 0.0;
unsigned long n;
signal (SIGALRM, &sighandler);
setitimer (ITIMER_REAL, &it, NULL);

hog (ULONG_MAX);
for (i = 0; i < HIST; ++i) v[i] = ULONG_MAX - hog (ULONG_MAX);
for (i = 0; i < HIST; ++i) tmp += v[i];
tmp /= HIST;
n = tmp - (tmp / 3.0);

sigemptyset (&set);
sigaddset (&set, SIGALRM);

for (;;) {
        hog (n);
        sigwait (&set, &i);
}
return 0;
}

參考 —

謝謝 —

Con Kolivas, Pavel Machek