Linux 线程 CPU 使用率优化技巧 (linux 线程 cpu 使用率)
随着互联网的高速发展，计算机系统的并发性成为了一个关键问题。Linux 系统作为一种稳定而强大的操作系统，能够提供出色的支持来满足这些需求。但是，对于高并发的应用程序而言，CPU 使用率过高是一个常见的问题。为了解决这一问题，优化线程 CPU 使用率就显得非常重要。
Linux 线程和进程
在 Linux 系统上，进程是计算机系统中正在进行的活动的实体。线程是进程中的一个轻量级实体，开销较小且速度更快。线程能够在同一个进程内并发执行，从而提高计算机系统的并发性能。当应用程序需要执行多个独立任务时，线程就非常有用了。
线程 CPU 使用率的问题
尽管线程在 Linux 系统上表现出色，但是在某些情况下会出现 CPU 使用率过高的问题。当应用程序中使用大量线程时，它们可能会独占 CPU，这会影响操作系统的并发性能。话说回来，线程 CPU 使用率过低也是个问题，在这种情况下，系统利用率低且资源浪费严重。因此，优化线程 CPU 使用率非常必要。
线程 CPU 使用率优化技巧
以下是一些线程 CPU 使用率优化的技巧：
1. 禁用超线程：超线程是一种技术，它允许 CPU 同时运行多个线程。但是，在某些情况下，这会增加 CPU 使用率并导致额外的开销。禁用超线程有助于减少线程之间的干扰。
2. 合并线程：应用程序中的线程数量可能是随机的，可能存在不必要的线程。合并线程有助于减少线程数量，从而降低 CPU 使用率。不过，必须谨慎对待此项技术。
3. 限制线程数：应用程序可能创建大量线程，但是实际上，系统可能无法支持这些线程。限制线程数可以避免过多的线程导致 CPU 使用率过高。这个限制可以通过设置进程的配置文件来实现。
4. 使用条件变量：条件变量是一种同步机制，可以让多个线程等待某个条件的发生。与忙等待不同，使用条件变量可以大大减少 CPU 使用率，并减少线程间的竞争。
5. 使用线程池：线程池可以避免不必要的线程创建，并可以更好地利用系统资源。线程池可以在应用程序启动时创建，然后在需要时使用现有的线程。
6. 安排线程优先级：线程优先级可以影响调度器如何分配 CPU 资源。设置线程优先级有助于确保重要线程能够优先获得 CPU 资源，从而增加系统的总体效率。
线程 CPU 使用率优化是一项关键的任务。优化线程的 CPU 使用率可以提高系统的并发能力和效率。此外，优化线程也可以减少系统崩溃的概率。通过使用上述技巧，可以有效地解决线程 CPU 使用率过高或过低的问题，从而提高系统的稳定性和性能。
相关问题拓展阅读：
linux 性能优化– cpu 切换以及cpu过高
本文先介绍了cpu上下文切换的基础知识，以及上下文切换的类型（进程，线程等切换）。然后介绍了如何查看cpu切换次数的工具和指标的解释。同时对日常分析种cpu过高的情况下如何分析和定位的方法做了一定的介绍，使用一个简单的案例进行分析，先用top，pidstat等工具找出占用过高的进程id，然后通过分析到底是用户态cpu过高，还是内核态cpu过高，并用perf 定位到具体的调用函数。（来自极客时间课程学习笔记）
1、多任务竞争CPU，cpu变换任务的时候进行CPU上下文切换(context switch)。CPU执行任务有4种方式：进程、线程、或者硬件通过触发信号导致中断的调用。
2、当切换任务的时候，需要记录任务当前的状态和获取下一任务的信息和地址(指针)，这就是上下文的内容。因此，上下文是指某一时间点CPU寄存器(CPU register)和程序计数器(PC)的内容, 广义上还包括内存中进程的虚拟地址映射信息.
3、上下文切换的过程：
4、根据任务的执行形式，相应的下上文切换，有进程上下文切换、线程上下文切换、以及中断上下文切换三类。
5、进程和线程的区别：
进程是资源分配和执行的基本单位；线程是任务调度和运行的基本单位。线程没有资源，进程给指针提供虚拟内存、栈、变量等共享资源，而线程可以共享进程的资源。
6、进程上下文切换：是指从一个进程切换到另一个进程。
(1)进程运行态为内核运行态和进程运行态。内核空间态资源包括内核的堆栈、寄存器等；用户空间态资源掘晌核包括虚拟内存、栈、变量、正文、数据等
(2)系统调用(软中断)在内核态完成的，需要进行2次CPU上下文切换(用户空间–>内核空间–>用户空间)，不涉及用户态资源，也不会切换进程。
(3)进程是由内核来管理和调度的，进程的切换只能发生在内核态。所以，进程的上下文不仅包括了用户空间的资源，也包括内核空间资源。
(4)进程的上下文切换过程：
(5)、下列将会触发谨渣进程上下文切换的场景：
7、线程上下文切换：
8、中断上下文切换
快速响应硬件的事件，中断处理会打断进程的正常调度和执行。同一CPU内，硬件中断优先级高于进程。切换过程类似于系统调用的时候，不涉及到用户运行态资源。但大量的中断上下文切换同样可能引发性能问题。
重点关注信息：
系统的就绪队列过长，也就是正在运行和等待 CPU 的进程数过多，导致了大量的上下文切换，而上下文切换又导致了系统 CPU 的占用率升高。
这个结果中有两列内容是我们的重点关注对象。一个是
cswch
，表示每秒自愿上下文切换（voluntary context switches）的次数，另一个则是
nvcswch
，表示每秒非自愿上下文切换（non voluntary context switches）的次数。
linux的中断使用情判掘况可以从 /proc/interrupts 这个只读文件中读取。/proc 实际上是 Linux 的一个虚拟文件系统，用于内核空间与用户空间之间的通信。/proc/interrupts 就是这种通信机制的一部分，提供了一个只读的中断使用情况。
重调度中断（RES），这个中断类型表示，唤醒空闲状态的 CPU 来调度新的任务运行。这是多处理器系统（P）中，调度器用来分散任务到不同 CPU 的机制，通常也被称为处理器间中断（Inter-Processor Interrupts，IPI）。
这个数值其实取决于系统本身的 CPU 性能。如果系统的上下文切换次数比较稳定，那么从数百到一万以内，都应该算是正常的。但当上下文切换次数超过一万次，或者切换次数出现数量级的增长时，就很可能已经出现了性能问题。这时，需要根据上下文切换的类型，再做具体分析。
比方说：
首先通过uptime查看系统负载，然后使用mpstat结合pidstat来初步判断到底是cpu计算量大还是进程争抢过大或者是io过多，接着使用vmstat分析切换次数，以及切换类型，来进一步判断到底是io过多导致问题还是进程争抢激烈导致问题。
CPU 使用率相关的重要指标：
性能分析工具给出的都是间隔一段时间的平均 CPU 使用率，所以要注意间隔时间的设置，特别是用多个工具对比分析时，你一定要保证它们用的是相同的间隔时间。比如，对比一下 top 和 ps 这两个工具报告的 CPU 使用率，默认的结果很可能不一样，因为 top 默认使用 3 秒时间间隔，而 ps 使用的却是进程的整个生命周期。
top 和 ps 是最常用的性能分析工具：
这个输出结果中，第三行 %Cpu 就是系统的 CPU 使用率，top 默认显示的是所有 CPU 的平均值，这个时候你只需要按下数字 1 ，就可以切换到每个 CPU 的使用率了。继续往下看，空白行之后是进程的实时信息，每个进程都有一个 %CPU 列，表示进程的 CPU 使用率。它是用户态和内核态 CPU 使用率的总和，包括进程用户空间使用的 CPU、通过系统调用执行的内核空间 CPU 、以及在就绪队列等待运行的 CPU。在虚拟化环境中，它还包括了运行虚拟机占用的 CPU。
预先安装 stress 和 sysstat 包，如 apt install stress sysstat。
stress 是一个 Linux 系统压力测试工具，这里我们用作异常进程模拟平均负载升高的场景。而 sysstat 包含了常用的 Linux 性能工具，用来监控和分析系统的性能。我们的案例会用到这个包的两个命令 mpstat 和 pidstat。
下面的 pidstat 命令，就间隔 1 秒展示了进程的 5 组 CPU 使用率，
包括：
perf 是 Linux 2.6.31 以后内置的性能分析工具。它以性能事件采样为基础，不仅可以分析系统的各种事件和内核性能，还可以用来分析指定应用程序的性能问题。
之一种常见用法是 perf top，类似于 top，它能够实时显示占用 CPU 时钟最多的函数或者指令，因此可以用来查找热点函数，使用界面如下所示：
输出结果中，之一行包含三个数据，分别是采样数（Samples）如2K、事件类型（event）如cpu-clock:pppH和事件总数量（Event count）如：。
第二种常见用法，也就是 perf record 和 perf report。 perf top 虽然实时展示了系统的性能信息，但它的缺点是并不保存数据，也就无法用于离线或者后续的分析。而 perf record 则提供了保存数据的功能，保存后的数据，需要你用 perf report 解析展示。
1.启动docker 运行进程：
2.ab工具测试服务器性能
ab（apache bench）是一个常用的 HTTP 服务性能测试工具，这里用来模拟 Ngnix 的客户端。
3.分析过程
CPU 使用率是最直观和最常用的系统性能指标，在排查性能问题时，通常会关注的之一个指标。所以更要熟悉它的含义，尤其要弄清楚:
这几种不同 CPU 的使用率。比如说：
碰到 CPU 使用率升高的问题，你可以借助 top、pidstat 等工具，确认引发 CPU 性能问题的来源；再使用 perf 等工具，排查出引起性能问题的具体函数.
linux c++ 多线程，某线程cpu占用率高，有哪些比较好的解决办法
没有什么通用的办法，主要还是从自己算法上想优化，1要确保能精简的计算就精简2要确保没有无用的循环
关于linux 线程 cpu 使用率的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。
