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为什么当 CPU 部分空闲时，仅限于一个 cpu 的一部分的进程运行速度会变慢？

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为什么当 CPU 部分空闲时，仅限于一个 cpu 的一部分的进程运行速度会变慢？

无论系统的其余部分是否空闲，任务都必须接收相同的资源分配，不能再多。目的是无论系统上的其他负载如何，都能在可预测的时间内完成任务。

尝试系统，使用CPUAllocation和CPUQuota，搭配一个简单的单线程测试程序表明，当运行的次数较少时，花费的时间会更长。

在不受限制的情况下，该过程需要 15 秒才能运行。当限制为一个 CPU 的 20% 时，运行 5 个实例每个大约需要 75 秒，符合预期（因为5*15=75）。

这导致当限制为一个 CPU 的 20% 时，无论实例数量有多少（一个 CPU 最多 5 个），每个实例都需要 75 秒才能运行。

然而，运行越来越少的实例（留下一些未使用的 CPU 容量）所花费的时间比预期的 75 秒要长，并且运行单个实例（没有其他系统负载）需要 250 秒。

这是没有意义的：单个进程应该花费 75 秒，与运行 5 个进程花费的时间相同。

如果运行另一个进程来“吸收”未使用的 CPU 容量，则预期 75 秒内完成的实例数量会减少。

为什么会出现这种情况？

和

有没有更合适的方法来达到预期的效果，确保无论其他系统负载如何，任务都需要相似的时间来执行？

（系统在实验时使用，但直接使用cgroups可能更合适，也许更合适）。

用于测试的systemd服务单元文件

$ cat /etc/systemd/system/cputest\@.service

[Service]
User=nobody
SyslogIdentifier=cputest
ExecStart=/usr/local/bin/cputest.rb
CPUAffinity=1
CPUQuota=20%

测试程序是故意低效的Pi 的算法:

$ cat cat /usr/local/bin/cputest.rb

#!/usr/bin/ruby
PRECISION = 10 ** 8 # decimal places
PI_TARGET = (Math::PI * PRECISION).to_i
d  = neg = 1
pi_test = pi = 0
START = Time.now.to_f
def elapsed() Time.now.to_f - START end
while pi_test != PI_TARGET do
  pi += neg * (4.0/d)
  pi_test = (pi * PRECISION).to_i
  d+=2
  neg*=-1
end
puts elapsed()

运行与

for i in {1..4}; do sudo systemctl start cputest@$i; done

收集输出

sudo journalctl -xft cputest

答案1

看来，未充分利用的 CPU 的缓慢是由于 CPU 应用的省电技术造成的。当CPU达到最大时，允许涡轮增压并且跑得更快。当上限为 20% 时，它并未达到最大，因此运行速度会较慢。

我正在一台具有这些 CPU 的笔记本电脑上进行开发。我找到了一台服务器并再次运行测试并得到了我期望的结果。

除了尝试“性能”调节器之外，我没有进行任何其他测试，但这没有什么区别。我还没有进入 BIOS 设置或类似的东西。我认为在限制旨在节省电量的系统上进程的 cpu 时，需要注意这种行为。

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