深入探究Linux内核Per CPU技术 (linux内核 per cpu)
Linux操作系统作为一款高性能、高安全性的操作系统，深受开发人员和企业用户的信赖和使用。其中，Linux内核作为系统的核心，对系统的性能和稳定性起着至关重要的作用。而Per CPU技术，作为Linux内核中的一项核心技术，对于提升系统的性能和多核处理器的优化有着重要的作用。
什么是Per CPU技术？
Per CPU技术，全称为Per CPU变量技术（Per-CPU variable），是Linux内核中的一种多CPU数据存储机制。在过去的计算机系统中，CPU数量往往较少，因此可以采用共享内存的方式来存储数据。而随着计算机系统的发展，多核处理器越来越普遍，这就需要更好的数据存储机制以满足系统需求。
Per CPU技术即解决了这个问题。在Per CPU技术中，每个CPU都会分配一个独立的存储空间来存储变量。因此，当需要访问变量时，每个CPU都可以直接在自己的存储空间中访问，而不用考虑竞争关系和同步等问题，从而提高系统的性能和效率。
Per CPU技术的实现方式
Per CPU技术的实现方式有两种，分别是静态Per CPU变量和动态Per CPU变量。静态Per CPU变量是指在编译期已确定的Per CPU变量，这种变量的每个CPU都会有一个实例，系统启动时就会被分配。而动态Per CPU变量则是在系统运行时动态分配的变量，每个CPU也会有一个实例。
静态Per CPU变量的实现方式主要利用了gcc的__attribute__((section(“.data.percpu”)))属性来声明变量。这个属性会将变量分配到一个名为”.data.percpu”的段中，每个CPU会将这个段映射到自己的地址空间，从而实现对变量的访问。
而动态Per CPU变量则需要在运行时进行分配和释放。实现方式主要有两种，一种是通过内核API的方式，一种是通过kmalloc用于预分配一个Per CPU对象池，每次需要时从池中获取一个Per CPU对象。
Per CPU技术的优势和应用
Per CPU技术的更大优势是提高系统的性能和效率。通过将变量分配到每个CPU的本地存储空间中，避免了多个CPU同时访问同一个变量时的竞争关系和同步问题，从而避免了锁和原子操作等带来的开销，提高了系统的响应速度和效率。
在Linux内核中，Per CPU技术广泛应用于多种场景，比如中断处理程序、统计信息、缓存等。其中，中断处理程序中的Per CPU技术应用最为广泛。中断处理程序需要在尽可能短的时间内完成处理，因此使用Per CPU技术可以避免同步开销，提高中断的处理效率和响应速度。
Per CPU技术也被广泛应用于Linux内核的缓存中。在Linux内核中，常用的缓存有kmalloc、kmem_cache、slab等，这些缓存对于系统的性能和效率至关重要。使用Per CPU技术可以让每个CPU都有一个独立的缓存实例，避免了同步开销和锁等问题，从而提高了系统的性能和效率。
Per CPU技术作为Linux内核中的一项核心技术，对于提升系统的性能和多核处理器的优化有着重要的作用。它通过将变量分配到每个CPU的本地存储空间中，避免了多个CPU同时访问同一个变量时的竞争关系和同步问题，从而提高了系统的响应速度和效率。在实际应用中，Per CPU技术被广泛用于中断处理程序、缓存和统计信息等场景中，为Linux内核的高效、稳定和可靠性提供了坚实的技术支撑。
相关问题拓展阅读：
linux中查看虚拟内存和cpu占用率的命令是什么
虚拟内存。。。扒伍哪linux没这玩意儿，只有swap分区（虽然春码差不多一样）
free 看实际橘尘内存和swap分区使用率
top 看cpu占用率
top，free，cat /proc/meminfo，cat /proc/cpuinfo。
# dmidecode |grep -A16 “Memory Device” | more
查看内存使用情况：cat /proc/meminfo，查看CPU使用情况：cat /proc/cpuinfo。
在系统维护的过程中，随时可能有需要查看 CPU 使用率，并根据相应信息分析系统状况的需要。在 CentOS 中，可以通过 top 命令来查看 CPU 使用状况。
运行 top 命令后，CPU 使用状态会以全屏的方式显示裤皮，并且会处在对话的模式 — 用基于 top 的命令，可以控制显示方式等等。退出 top 的命令为 q （在 top 运行中敲 q 键一次）。
top命令是Linux下常用的性能分析工具，能够实时显示系统中各个进程的资源占用状况，类似于Windows的
任务管理器
。
可以直接使用top命令后，查看%MEM的内容。可以选择按进程查看或者按用户查看，如想查看oracle用户的进程内存使用情况的话可以使用如下的命令：$ top -u oracle。
扩展资料：
一、查看内存占用：
1、free
# free -m。
以MB为单位显示内存使用情况。
# free -h。
以GB为单位显示内存使用情况。
# free -t。
以总和的形式查询内存的使用信息。
# free -s 5。
周期性的查询内存使用信息。
每5秒执行一次命令。
二神姿、查看CPU使用情况：
1、top。
top后键入P看一下谁占用更大。
# top -d 5。
周期性的查询CPU使用信息。
每5秒刷新一次。
2、ps auxw（查看本机的进程所占cpu和mem的百分比情况）。
使用”ps auxw” 可以查看到游纯绝本机的进程所占cpu和mem的百分比情况。
# ps auxw | head -1
%CPU 进程的cpu占用率。
%MEM 进程的内存占用率。
3、查看本机所有进程的CPU占比之和。
# cat cpu_per
.sh
三、查看cpu信息（信息记录在/proc/cpuinfo中）
# 总核数 = 物理CPU个数 X 每颗物理CPU的核数。
# 总逻辑CPU数 = 物理CPU个数 X 每颗物理CPU的核数 X
超线程
数。
linux查看虚拟内存和CPU占用率主要有以下命令：
top
free
cat /proc/meminfo
cat /proc/cpuinfo
# dmidecode |grep -A16 “Memory Device” | more 查看内存频率
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top的基本视图，我们来结合这个视图讲解各个数据的含义。
之一行：
10:01:23 — 当前系统时间
days, 14:29 — 系统已经运行了126天14小时29分钟（在这期间没有重启过）
2 users — 当前有2个用户登录系统
load average: 1.15, 1.42, 1.44 — load average后面的三个数分别是1分钟、5分钟、15分钟的负载情况。
load average数据是每隔5秒钟检查一次活跃的进程数，然后按特定算法计算出的数值。如果这个数除以逻辑CPU的数量，结果高于5的时候就表明系统简简消在超负荷运转了。
第二行：
Tasks — 任务（进程），系统现在共有183个进程，其中处于运行中的有1个，182个在休眠（sleep），stoped状态的有0个，zombie状态（僵尸）的有0个。
第三行：cpu状态
6.7% us — 用户空间占用CPU的百分比。
0.4% sy — 内核空间占用CPU的百分比。
0.0% ni — 改变过优先级的进程占用CPU的百分比
92.9% id — 空闲CPU百分比
0.0% wa — IO等待占用CPU的百分比
0.0% hi — 硬中断（Hardware IRQ）占用CPU的百分比
0.0% si — 软中断（Software Interrupts）占用CPU的百分比
在这里CPU的使用比率和windows概念不同，如果你不理解用户空间和内核空间，需要充充电了。
第四行：内存状态
k total — 物理内存总量（8GB）
k used — 使用中的内存总量（7.7GB）
k free — 空闲内存总量（530M）
k buffers — 缓存的内存量 （79M）
第五行：swap交换分区
k total — 交换区总量（2GB）
k used — 使用的交换区总量（2.5M）
k free — 空闲交换区总量（2GB）
k cached — 缓冲的交换区总量（4GB）
计算可用内存数，这里有个近似的计算公式：第四行的free + 第四行的buffers + 第五行的cached，按这个公式此台服务器的可用内存：530668+79236+= 4.7GB。
对于内存监控，在top里我们要时刻监控第五行swap交换分区的used，如果这个数值在不断的变化，说明内核在不断进行内存和swap的数据交换，这是真正的内存不够用了。
第六行是空行
第七行以下：各进程（任务）拦知的状态监控
PID — 进程id
USER — 进程所有者
PR — 进程优先级
NI — nice值。负值表示高优先级，正值表示低优先级
VIRT — 进程使用的虚拟内存总量，单位kb。VIRT=SWAP+RES
RES — 进程使用的、未被换出的物理内存大小，单位kb。RES=CODE+DATA
SHR — 共享内存大小，单位kb
S — 进程状态。D=不可中断的睡眠状态 R=运行 S=睡眠 T=跟踪/停止 Z=僵尸进程
%CPU — 上次更新到现在的CPU时间占用百分比
%MEM — 进程使用的物理内存百分比
TIME+ — 进程使用的CPU时间总计，单位1/100秒
COMMAND — 进程名称（命令名/命令行）
多U多核CPU监控
在top基本视图中，按键盘数字“咐稿1”，可监控每个逻辑CPU的状况：
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一般我们查看系统性能主要是在以下几个方面
1.用户使用CPU情况 展现为 %user
2.系统使用CPU情况 展现为 %sys
3.wio或iowait
展现为 %iowait 进程由于等待磁盘IO而使CPU处于空闲状态的比率
4.CPU的空闲率
5.CPU上下文的交换的比率，也有说明为CPU上下文的切换。即内存和寄存器中数据的切换
6.nice 这个还不是很明白是啥意思
7.real-time 还是未知
8.运行队列的长度
9.平均负载
二 常用命令
1.mpstat
2.top
3.vmstat
4.sar
5.iostat
6.uptime
top
free
cat /proc/meminfo
cat /proc/cpuinfo
内存： free
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