在不同的 CPU 之间分配工作负载

Question

在我的 Ubuntu 16.04 上，我正在运行一个 CPU 使用率相对较高的程序。它需要相当长的时间才能完成，因此其他任务（如浏览网页）的速度会变慢。我正在寻找一种方法来提高计算能力（如果可能的话），同时更好地了解我的笔记本电脑中正在发生的事情。

通过这个，我发现，如果我询问top，我正在运行的程序显示 CPU 使用率为 100%，而当我打开时，选项卡System monitor中的 CPU 使用率仅为 ~25% Processes。此外，Resources系统监视器中的选项卡显示 4 个 CPU，每个 CPU 的使用率从 ~5 到 ~100% 变化：

结果lscpu是：

@C:~$ lscpu
Architecture:          x86_64
CPU op-mode(s):        32-bit, 64-bit
Byte Order:            Little Endian
CPU(s):                4
On-line CPU(s) list:   0-3
Thread(s) per core:    2
Core(s) per socket:    2
Socket(s):             1
NUMA node(s):          1
Vendor ID:             GenuineIntel
CPU family:            6
Model:                 142
Model name:            Intel(R) Core(TM) i5-7200U CPU @2.50GHz
Stepping:              9
CPU MHz:               3099.937
CPU max MHz:           3100,0000
CPU min MHz:           400,0000
BogoMIPS:              5423.81
Virtualization:        VT-x
L1d cache:             32K
L1i cache:             32K
L2 cache:              256K
L3 cache:              3072K
NUMA node0 CPU(s):     0-3

我可以做些什么来改善这种情况，比如在 4 个 CPU 之间分散工作量？使用nice似乎不能解决我的情况。

我知道这可能是一个一般性的问题，取决于我正在运行的程序类型（假设它是一个Python脚本），但我在这里尝试获取一般知识。

Answer 1

我能做些什么来改善这种情况吗，比如在 4 个 CPU 之间分散工作量？使用 nice 似乎不能解决我的情况。

简而言之：不是。该程序是单线程的。

Top 可以通过两种方式显示 CPU 使用情况：每个 CPU 的饱和度或总份额。如果您有四核系统，top 可能会显示 Irix 模式：

对于多处理器环境，如果 Irix 模式关闭，top 将在 Solaris 模式下运行，其中任务的 CPU 使用率将除以 CPU 总数。您可以使用“I”交互命令切换 Irix/Solaris 模式。

您可以通过在顶部按 I 来切换。由于您有四个 CPU 核心，因此使用率除以四，您将显示 25%。如果您打开 Irix 模式，它将显示 100%。

您的应用程序是单线程的。它在一个 CPU 核心上执行顺序线程。如果您有源代码，您可以能改变这一点。然而，这通常不是一项简单的任务，并且根据任务的不同，可能无法实现。

Linux 有一个调度程序，它将正在运行的线程分配到不同的 CPU/核心。

Answer 2

100% 与 25% CPU 使用率

根据lscpu，您的 CPU 中有四个核心：

On-line CPU(s) list:   0-3

top每个核心使用 100%，所以如果你有一个四核处理器，那就是 400%。你完全使用了其中一个核心，所以 400% 中占了 100%。系统监视器对所有核心都使用 100%（或者可能是每个实际 CPU，我不确定）。一个核心是四个可用核心的四分之一，所以它在系统监视器中显示为 25% 的使用率。

使用一个核心时速度明显减慢

如果系统速度有点慢，可能只是 CPU 占用高，除了提高工作负载进程的 niceness 值之外，你对此无能为力。

如果速度减慢到远低于四分之三的速度，则可能是因为使用了大量的 I/O，导致其他应用程序无法快速执行 I/O，无论是使用文件还是网络，或者在系统中 RAM 不足的情况下进行交换，这些都会显示在系统监视器应用程序中。文件使用情况和交换也以 表示sudo iotop。

更改任务的优先级

您可以使用nice较高的值（例如 15）让该任务让位于其他需要 CPU 的任务：

nice -n 15 the-program its-arguments

放慢任务速度

您可以尝试将nice程序设置为高值（例如 15），并使用该cpulimit程序（在cpulimitAPT 包中）在允许运行时减少 CPU 使用率。

the-program its-arguments降低CPU 使用率至 60% 并使用 niceness 值 15 的示例：

cpulimit -q -z -l 60 -- nice -n 15 the-program its-arguments

使用多个核心

有几种方法可以拆分工作负载以使用更多核心。如果你想在电脑上做其他事情，这可能不是你想要做的，因为它会占用更处理能力来更快地完成任务。

一种方法是运行该进程四次，每次运行四分之一的工作负载（如果有某种方法可以在运行时指定工作负载）。在某些情况下，一种有用的可能性是使用4 个内核在每个内核上一次xargs -n ## -P 4 command处理项目。##

另一种方法是重写应用程序，使用四个左右的线程，而不是一个。如果您的应用程序中有大量 I/O 等待或类似情况，您可以将其增加到远远超过四个线程。

还有其他可能性。

结合使用多个核心、减慢任务速度和设置精细度值

您可以将使用多个核心与减慢任务速度或更改任务优先级相结合。这将使您能够更快地完成任务，但不会妨碍其他进程。