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:Translator: 胡皓文 Hu Haowen <2023002089@link.tyut.edu.cn>
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CPU 負載
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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
...
這裏系統認爲在默認採樣週期內有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蒐集的呢？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
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假設系統有一個進程以如下方式週期性地佔用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
大家能夠想象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
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https://lore.kernel.org/r/loom.20070212T063225-663@post.gmane.org
- Documentation/filesystems/proc.rst (1.8)
謝謝
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Con Kolivas, Pavel Machek
