为什么我不能100%发挥CPU的全部潜力?

为什么我不能100%发挥CPU的全部潜力?

我正在使用我的计算机集群来运行 MD C 程序,但我无法充分利用这些集群的潜力。

在此输入图像描述

但是这个节点有 16 个 CPU,我也只为这些 CPU 提供 15 个作业。但我无法充分发挥这些潜力。

下面是结果ps aux

USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
root         1  0.0  0.0  23636  1624 ?        Ss   Jun15   0:01 /sbin/init
root         2  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kthreadd]
root         3  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/0]
root         4  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ksoftirqd/0]
root         5  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/0]
root         6  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [watchdog/0]
root         7  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/1]
root         8  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/1]
root         9  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:05 [ksoftirqd/1]
root        10  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [watchdog/1]
root        11  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/2]
root        12  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/2]
root        13  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:01 [ksoftirqd/2]
root        14  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:02 [watchdog/2]
root        15  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/3]
root        16  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/3]
root        17  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ksoftirqd/3]
root        18  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:17 [watchdog/3]
root        19  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/4]
root        20  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/4]
root        21  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ksoftirqd/4]
root        22  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:02 [watchdog/4]
root        23  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/5]
root        24  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/5]
root        25  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ksoftirqd/5]
root        26  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [watchdog/5]
root        27  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/6]
root        28  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/6]
root        29  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ksoftirqd/6]
root        30  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [watchdog/6]
root        31  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/7]
root        32  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/7]
root        33  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ksoftirqd/7]
root        34  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [watchdog/7]
root        35  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/8]
root        36  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/8]
root        37  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:01 [ksoftirqd/8]
root        38  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [watchdog/8]
root        39  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/9]
root        40  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/9]
root        41  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ksoftirqd/9]
root        42  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [watchdog/9]
root        43  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/10]
root        44  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/10]
root        45  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ksoftirqd/10]
root        46  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [watchdog/10]
root        47  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/11]
root        48  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/11]
root        49  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ksoftirqd/11]
root        50  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [watchdog/11]
root        51  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/12]
root        52  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/12]
root        53  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ksoftirqd/12]
root        54  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [watchdog/12]
root        55  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/13]
root        56  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/13]
root        57  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ksoftirqd/13]
root        58  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [watchdog/13]
root        59  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/14]
root        60  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/14]
root        61  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ksoftirqd/14]
root        62  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [watchdog/14]
root        63  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/15]
root        64  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [migration/15]
root        65  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ksoftirqd/15]
root        66  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [watchdog/15]
root        67  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [events/0]
root        68  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:16 [events/1]
root        69  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:26 [events/2]
root        70  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   1:24 [events/3]
root        71  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   4:17 [events/4]
root        72  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   4:11 [events/5]
root        73  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:31 [events/6]
root        74  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   2:34 [events/7]
root        75  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   1:11 [events/8]
root        76  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15  11:39 [events/9]
root        77  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   1:15 [events/10]
root        78  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:01 [events/11]
root        79  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [events/12]
root        80  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:01 [events/13]
root        81  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [events/14]
root        82  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [events/15]
root        83  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [cpuset]
root        84  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [khelper]
root        85  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [netns]
root        86  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [async/mgr]
root        87  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [pm]
root        88  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:09 [sync_supers]
root        89  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:07 [bdi-default]
root        90  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kintegrityd/0]
root        91  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kintegrityd/1]
root        92  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kintegrityd/2]
root        93  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kintegrityd/3]
root        94  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kintegrityd/4]
root        95  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kintegrityd/5]
root        96  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kintegrityd/6]
root        97  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kintegrityd/7]
root        98  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kintegrityd/8]
root        99  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kintegrityd/9]
root       100  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kintegrityd/10]
root       101  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kintegrityd/11]
root       102  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kintegrityd/12]
root       103  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kintegrityd/13]
root       104  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kintegrityd/14]
root       105  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kintegrityd/15]
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root       114  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kblockd/8]
root       115  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kblockd/9]
root       116  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kblockd/10]
root       117  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kblockd/11]
root       118  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kblockd/12]
root       119  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kblockd/13]
root       120  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kblockd/14]
root       121  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kblockd/15]
root       122  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kacpid]
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root       831  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root       832  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root       833  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root       834  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root       921  0.0  0.0  11672  1652 ?        S<s  Jun15   0:00 /sbin/udevd -d
root      1292  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   1:03 [edac-poller]
root      1892  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [mlx4]
root      1894  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [mlx4_opreq]
root      1895  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:12 [flush-8:0]
root      1896  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:12 [mlx4_sense]
root      1905  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [mlx4_en]
root      2077  0.0  0.0  11684  1664 ?        S<   Jun15   0:00 /sbin/udevd -d
root      2125  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [jbd2/sda1-8]
root      2126  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2127  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2128  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2129  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2130  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2131  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2132  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2133  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2134  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2135  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2136  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2137  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2138  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2139  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2140  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2141  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2142  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [jbd2/sda5-8]
root      2143  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2144  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2145  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2146  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2147  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2148  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2149  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2150  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2151  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2152  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2153  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2154  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2155  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2156  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2157  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2158  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ext4-dio-unwrit]
root      2202  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kauditd]
root      2250  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [mthcacatas]
root      2253  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [mlx4_ib]
root      2254  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ib_mad1]
root      2261  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [iw_cxgb3]
root      2265  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [nesewq]
root      2266  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [nesdwq]
root      2270  0.0  0.0  11668  1660 ?        S<   Jun15   0:00 /sbin/udevd -d
root      2273  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ib_mcast]
root      2274  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ib_inform]
root      2275  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [local_sa]
root      2276  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ib_cm/0]
root      2277  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ib_cm/1]
root      2278  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ib_cm/2]
root      2279  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ib_cm/3]
root      2280  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ib_cm/4]
root      2281  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ib_cm/5]
root      2282  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ib_cm/6]
root      2283  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ib_cm/7]
root      2284  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ib_cm/8]
root      2285  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ib_cm/9]
root      2286  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ib_cm/10]
root      2287  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ib_cm/11]
root      2288  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ib_cm/12]
root      2289  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ib_cm/13]
root      2290  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ib_cm/14]
root      2291  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [ib_cm/15]
root      2292  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:51 [ipoib]
root      2293  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   3:17 [ipoib_auto_mode]
root      2358  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:01 [ib_addr]
root      2359  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [iw_cm_wq]
root      2360  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [rdma_cm]
root      2594  0.0  0.0  93224   896 ?        S<sl Jun15   0:04 auditd
155       2664  0.0  0.0  60788  9360 ?        S    Jun15   0:11 /usr/libexec/systemtap/stap-serverd -r 2.6.32-220.el6.x86_64 -a x86_64 --log=/var/log/stap-server/log
root      2691  0.0  0.0 250856  1560 ?        Sl   Jun15   0:01 /sbin/rsyslogd -i /var/run/syslogd.pid -c 4
root      2714  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kondemand/0]
root      2715  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:24 [kondemand/1]
root      2716  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:48 [kondemand/2]
root      2717  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   2:03 [kondemand/3]
root      2718  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   5:41 [kondemand/4]
root      2719  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   1:25 [kondemand/5]
root      2720  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   1:26 [kondemand/6]
root      2721  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   2:09 [kondemand/7]
root      2722  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:40 [kondemand/8]
root      2723  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   1:28 [kondemand/9]
root      2724  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:09 [kondemand/10]
root      2725  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kondemand/11]
root      2726  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kondemand/12]
root      2727  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kondemand/13]
root      2728  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kondemand/14]
root      2729  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   0:00 [kondemand/15]
root      2740  0.0  0.0   9204   644 ?        Ss   Jun15  17:34 irqbalance
rpc       2754  0.0  0.0  19024   984 ?        Ss   Jun15   0:02 rpcbind
rpcuser   2772  0.0  0.0  23200  1204 ?        Ss   Jun15   0:00 rpc.statd
root      2800  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   3:22 [rpciod/0]
root      2801  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   3:22 [rpciod/1]
root      2802  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   3:21 [rpciod/2]
root      2803  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   3:18 [rpciod/3]
root      2804  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   3:16 [rpciod/4]
root      2805  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   3:13 [rpciod/5]
root      2806  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   3:10 [rpciod/6]
root      2807  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   3:08 [rpciod/7]
root      2808  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15  26:27 [rpciod/8]
root      2809  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   3:58 [rpciod/9]
root      2810  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   3:34 [rpciod/10]
root      2811  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   3:17 [rpciod/11]
root      2812  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   3:11 [rpciod/12]
root      2813  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   3:18 [rpciod/13]
root      2814  0.0  0.0      0     0 ?        S    Jun15   3:07 [rpciod/14]

因为输出超出了网站限制,所以我将确切的文件存储在 GoogleDrive 上(如果这可能有用)。

的输出ps

那么有没有一些方法可以解决这个问题,以便我可以充分利用 CPU 的所有潜力?

答案1

正如评论中提到的,在没有看到您的任何代码或其他信息(无论如何这不会是这里的主题)的情况下,我只能说您的程序似乎是 IO 绑定的。

这意味着虽然您的计算可能会使用更多的 CPU,但它们必须等待数据并花费许多周期等待而不是计算。这可能是由于您编写代码的方式(循环优化、矢量化等)造成的。一个常见问题是以导致大量缓存未命中的方式访问数据。您的多个核心也可能共享一个 L3 缓存,如果它们都处理不同的数据,您可能会遇到很多失误。从主 DRAM 获取内存的速度比片上高速缓存慢几个数量级。如果您的数据来自磁盘,那么除了 DRAM 延迟之外,您还必须处理磁盘读取延迟。如果数据通过以太网或其他互连,您还必须考虑这些读取的延迟。您还可能会导致大量等待磁盘写入,特别是如果您经常以小块形式写入而不是缓冲大块写入。

简而言之,有很多 IO 性能考虑因素限制了您在核心上保持 100% CPU 使用率的能力。我的建议是分析您的代码,找出您的 IO 限制,并确保您的代码高效并以此为基础继续前进。

答案2

这几乎意味着您的应用程序受 IO 限制 - 您的硬盘/网络等无法跟上您的处理器,因此,处理器花费大量时间等待 IO 数据,而没有充分发挥其潜力。

如果您的应用程序依赖的 IO 是网络,并且您没有以全部带宽进行下载,则可以通过添加更多进程/线程来提高效率,假设每个进程/线程添加一个下载通道,这会增加您的带宽使用量朝着你的最大化。

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