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2023年12月17日发(作者:verilog实现异步rom)

Linux中怎么限制CPU的占用率

Linux内核是一名了不起的马戏表演者,它在进程和系统资源间小心地玩着杂耍,并保持系统的正常运转。 但是,如果你需要给一个重要进程提高优先级时,该怎么做,为此店铺为大家整理推荐了相关的知识,希望大家喜欢。

Linux中限制CPU的占用率的方法

答案是需要由用户来为内核指定进程的优先级

大部分进程启动时的优先级是相同的,因此Linux内核会公平地进行调度。 如果想让一个CPU密集型的进程运行在较低优先级,那么你就得事先配置好调度器。

下面介绍3种控制进程运行时间的方法:

使用 nice 命令手动降低任务的优先级。

使用 cpulimit 命令不断的暂停进程,以控制进程所占用处理能力不超过特定限制。

使用linux内建的control groups(控制组)功能,它提供了限制进程资源消耗的机制。

我们来看一下这3个工具的工作原理和各自的优缺点。

模拟高cpu占用率

在分析这3种技术前,我们要先安装一个工具来模拟高CPU占用率的场景。我们会用到CentOS作为测试系统,并使用Mathomatic

toolkit中的质数生成器来模拟CPU负载。

很不幸,在CentOS上这个工具没有预编译好的版本,所以必须要从源码进行安装。先从

/2 这个链接下载源码包并解压。然后进入 mathomatic-16.0.5/primes 文件夹,运行 make 和 sudo make install 进行编译和安装。这样,就把

matho-primes 程序安装到了 /usr/local/bin 目录中。

接下来,通过命令行运行:

代码如下:

/usr/local/bin/matho-primes 0 9999999999 > /dev/null &

程序运行后,将输出从0到9999999999之间的质数。因为我们并不需要这些输出结果,直接将输出重定向到/dev/null就好。

现在,使用top命令就可以看到matho-primes进程榨干了你所有的cpu资源。

好了,接下来(按q键)退出 top 并杀掉 matho-primes 进程(使用

fg 命令将进程切换到前台,再按 CTRL+C)

nice命令

下面介绍一下nice命令的使用方法,nice命令可以修改进程的优先级,这样就可以让进程运行得不那么频繁。 这个功能在运行cpu密集型的后台进程或批处理作业时尤为有用。 nice值的取值范围是[-20,19],-20表示最高优先级,而19表示最低优先级。 Linux的进程的默认nice值为0。使用nice命令(不带任何参数时)可以将进程的nice值设置为10。这样调度器就会将此进程视为较低优先级的进程,从而减少cpu资源的分配。

下面来看一个例子,我们同时运行两个 matho-primes 进程,一个使用nice命令来启动运行,而另一个正常启动运行:

代码如下:

nice matho-primes 0 9999999999 > /dev/null &

matho-primes 0 9999999999 > /dev/null &

再运行top命令。

看到没,正常运行的进程(nice值为0)获得了更多的cpu运行时间,相反的,用nice命令运行的进程占用的cpu时间会较少(nice值为10)。

在实际使用中,如果你要运行一个CPU密集型的程序,那么最好用nice命令来启动它,这样就可以保证其他进程获得更高的优先级。

也就是说,即使你的服务器或者台式机在重载的情况下,也可以快速响应。

nice 还有一个关联命令叫做 renice,它可以在运行时调整进程的

nice 值。使用 renice 命令时,要先找出进程的 PID。下面是一个例子:

代码如下:

renice +10 1234

其中,1234是进程的 PID。

测试完 nice 和 renice 命令后,记得要将 matho-primes 进程全部杀掉。

cpulimit命令

接下来介绍 cpulimit 命令的用法。 cpulimit 命令的工作原理是为进程预设一个 cpu 占用率门限,并实时监控进程是否超出此门限,若超出则让该进程暂停运行一段时间。cpulimit 使用 SIGSTOP 和

SIGCONT 这两个信号来控制进程。它不会修改进程的 nice 值,而是通过监控进程的 cpu 占用率来做出动态调整。

cpulimit 的优势是可以控制进程的cpu使用率的上限值。但与

nice 相比也有缺点,那就是即使 cpu 是空闲的,进程也不能完全使用整个 cpu 资源。

在 CentOS 上,可以用下面的方法来安装它:

代码如下:

wget

unzip

cd cpulimit-master

make

sudo cp src/cpulimit /usr/bin

上面的命令行,会先从从 GitHub 上将源码下载到本地,然后再解压、编译、并安装到 /usr/bin 目录下。

cpulimit 的使用方式和 nice 命令类似,但是需要用户使用 -l 选项显式地定义进程的 cpu 使用率上限值。举例说明:

代码如下:

cpulimit -l 50 matho-primes 0 9999999999 > /dev/null &

从上面的例子可以看出 matho-primes 只使用了50%的 cpu 资源,剩余的 cpu 时间都在 idle。

-O

/opsengine/cpulimit/archive/

cpulimit 还可以在运行时对进程进行动态限制,使用 -p 选项来指定进程的 PID,下面是一个实例:

代码如下:

cpulimit -l 50 -p 1234

其中,1234是进程的 PID。

cgroups 命令集

最后介绍,功能最为强大的控制组(cgroups)的用法。cgroups 是

Linux 内核提供的一种机制,利用它可以指定一组进程的资源分配。

具体来说,使用 cgroups,用户能够限定一组进程的 cpu 占用率、系统内存消耗、网络带宽,以及这几种资源的组合。

对比nice和cpulimit,cgroups 的优势在于它可以控制一组进程,不像前者仅能控制单进程。同时,nice 和 cpulimit 只能限制 cpu 使用率,而 cgroups 则可以限制其他进程资源的使用。

对 cgroups 善加利用就可以控制好整个子系统的资源消耗。就拿

CoreOS 作为例子,这是一个专为大规模服务器部署而设计的最简化的 Linux 发行版本,它的 upgrade 进程就是使用 cgroups 来管控。这样,系统在下载和安装升级版本时也不会影响到系统的性能。

下面做一下演示,我们将创建两个控制组(cgroups),并对其分配不同的 cpu 资源。这两个控制组分别命名为“cpulimited”和“lesscpulimited”。

使用 cgcreate 命令来创建控制组,如下所示:

代码如下:

sudo cgcreate -g cpu:/cpulimited

sudo cgcreate -g cpu:/lesscpulimited

其中“-g cpu”选项用于设定 cpu 的使用上限。除

cpu 外,cgroups 还提供 cpuset、memory、blkio 等控制器。cpuset 控制器与 cpu 控制器的不同在于,cpu 控制器只能限制一个

cpu 核的使用率,而 cpuset 可以控制多个 cpu 核。

cpu 控制器中的 属性用于控制 cpu 使用率。它的默认值是 1024,我们将 lesscpulimited 控制组的 设为

1024(默认值),而 cpulimited 设为512,配置后内核就会按照2:1的比例为这两个控制组分配资源。

要设置 cpulimited 组的 为 512,输入以下命令:

代码如下:

sudo cgset -r =512 cpulimited

使用 cgexec 命令来启动控制组的运行,为了测试这两个控制组,我们先用cpulimited 控制组来启动 matho-primes 进程,命令行如下:

代码如下:

sudo cgexec -g cpu:cpulimited /usr/local/bin/matho-primes

***********>/dev/null&打开 top 可以看到,matho-primes 进程占用了所有的 cpu 资源。

因为只有一个进程在系统中运行,不管将其放到哪个控制组中启动,它都会尽可能多的使用cpu资源。cpu 资源限制只有在两个进程争夺cpu资源时才会生效。

那么,现在我们就启动第二个 matho-primes 进程,这一次我们在 lesscpulimited 控制组中来启动它:

代码如下:

sudo cgexec -g cpu:lesscpulimited /usr/local/bin/matho-primes 0 9999999999 > /dev/null &

再打开 top 就可以看到, 值大的控制组会得到更多的

cpu 运行时间。

现在,我们再在 cpulimited 控制组中增加一个 matho-primes 进程:

代码如下:

sudo cgexec -g cpu:cpulimited /usr/local/bin/matho-primes

***********>/dev/null&看到没,两个控制组的 cpu 的占用率比例仍然为2:1。其中,cpulimited 控制组中的两个 matho-primes 进程获得的cpu 时间基本相当,而另一组中的 matho-primes 进程显然获得了更多的运行时

间。

更多的使用方法,可以在 Red Hat 上查看详细的 cgroups 使用说明。(当然CentOS 7也有)

使用Scout来监控cpu占用率

监控cpu占用率最为简单的方法是什么?Scout 工具能够监控能够自动监控进程的cpu使用率和内存使用情况。

Scout的触发器(trigger)功能还可以设定 cpu 和内存的使用门限,超出门限时会自动产生报警。

从这里可以获取 Scout 的试用版。

总结

计算机的系统资源是非常宝贵的。上面介绍的这3个工具能够帮助大家有效地管理系统资源,特别是cpu资源:

nice可以一次性调整进程的优先级。

cpulimit在运行cpu密集型任务且要保持系统的响应性时会很有用。

cgroups是资源管理的瑞士军刀,同时在使用上也很灵活。


本文标签: 进程 命令 使用 运行 控制组