为什么top命令的CPU会超过100%

在运行Python程序时,通过top命令观察到CPU占用超过100%,起初令人困惑。经过测试和研究,发现是由于top默认不显示各CPU状态,按1键后可查看。当Python的多线程程序运行时,由于GIL全局解释锁,各CPU轮流抢占线程,导致总体CPU占用率超过100%。单线程程序则不会出现这种情况。
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top现象

今天在跑程序的时候,用top看了一下,发现了如下
CPU超过100%

是的,大家看到,CPU占用超过了100%,当时我是懵的,为什么能超过100%。这好像无法用学习到的进程,线程,与CPU的相关知识解释。
然后,因为是跑的python脚步,所以为特意用两个简单脚本测试一下。

测试脚本一


if __name__=='__main__':

    while True:
        pass

这是一个简单的循环脚本,看看能不能复现问题。

测试结果一

在这里插入图片描述

然后经过了10多分钟观察,并不会出现超过100%。
毫无头绪。。。
然后想了半天,会不会是top的CPU百分比不是所有相加等于100的呢,会不会是为的曲解呢。
然后查阅top命令相关资料,发现原因:原来top命令默认是不显示多个CPU的状态的,输入top命令后按1,才能显示各个CPU的状态,如图。

top + 1 状态图

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

这样的话,我就理解为什么会可以一个进程超过100%CPU占用了,因为python脚本只能同时有一个线程运行(GIL全局解释锁的缘故),所以多线程时,多个CPU轮流抢占,就造成多个CPU占用超过了100%,而单线程的时候,虽然都是随机CPU调度,但是没有那么多抢占。(这个与单位时间计算用户空间CPU占用以及python多线程有关,在这里不做拓展)

测试脚本二

用一个多线程脚本测试测试。

import threading

def th01():
    while True:
        pass



def multi_th():
    th1=threading.Thread(target=th01)
    th1.start()
    th2=threading.Thread(target=th01)
    th2.start()
    th01()


if __name__=='__main__':
    multi_th()

测试结果二

在这里插入图片描述
噔噔噔,复现了。

结论

可以看到其实各个CPU都没有超过100%占用,对应的python进程却超过了100%,因为单位时间每个CPU都有一部分抢占到了该python脚本的各自线程,导致总体相加CPU占用超过了100%
谜底揭开,谢谢阅读。

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<think>嗯,用户问为什么CPU利用率会超过100%,这需要好好想想。首先,我得回忆一下CPU利用率的基本概念。CPU利用率通常是指CPU在某个时间段内被使用的情况,百分比表示。比如100%就是满负荷运行。那怎么会超过100%呢? 可能和操作系统统计方式有关。记得多核处理器的话,每个核心都是独立的。比如一个四核CPU,每个核心最多100%,那么四个核心总共可以达到400%。所以如果程序使用了多个核心,总利用率可能会超过100%。这时候,像top这样的工具可能会把总和显示出来,所以超过100%其实是多核的总和。 另外,可能用户看到的是某些监控工具的不同计算方式。例如,有些工具可能以单个核心的100%为基准,多核情况下自然总和超过100%。这时候用户如果看到150%,可能意味着一个半核心被完全使用。 还有一种情况是超线程技术。虽然逻辑核心数多于物理核心,但每个逻辑核心的计算能力可能不如物理核心。不过,利用率统计时可能还是按逻辑核心来算,所以总和也可能超过100%。 还有可能是时间片的累积计算。比如,在很短的时间内,CPU处理多个任务,时间片累加超过实际时间,导致百分比超过100%。不过这种情况可能更多出现在多核情况下。 需要确认用户是否了解多核CPU的概念。可能用户看到top命令显示超过100%感到困惑,这时候需要解释多核的累加效果。或者用户在使用某个监控软件,默认显示的是所有核心的总和,所以超过100%是正常的。 还要考虑不同的操作系统和工具的不同显示方式。比如Linux的top命令可以按1查看每个核心的使用情况,而默认可能是总和。而Windows的任务管理器可能以单个核心为100%,所以多核的话最大利用率会是100%乘以核心数,但显示时可能不会超过100%,除非使用其他工具。 可能用户遇到的具体情况是某个进程占用了多个核心,导致总利用率超过100%。这时候需要说明多核处理器的工作原理,以及如何正确解读监控数据。 总结一下,超过100%的主要原因是多核CPU的总使用率被累加显示。每个核心独立计算,所以四核的话400%是上限。因此,当工具显示超过100%时,实际上是在反映多核的综合使用情况。需要根据具体的工具和操作系统来解释,并提醒用户查看每个核心的使用情况或工具的计算方式。</think>CPU 利用率超过 100% 的现象通常与**多核处理器**和**统计方式**有关。以下是具体原因和解释: --- ### 1. **多核 CPU 的累加统计** - **核心独立性**:现代 CPU 多为多核(如 4 核、8 核等),每个核心的利用率独立计算(单核最高 100%)。 - **总利用率计算**: 例如,一个 4 核 CPU 的总利用率理论上可达 `4×100% = 400%`。若工具(如 `top`、`htop`)将多核数据**累加显示**,数值可能超过 100%。 ``` 示例:若 4 核 CPU 中,2 个核心满载(2×100%),1 个核心半载(50%),则总利用率为 250%。 ``` --- ### 2. **监控工具的计算方式** - **单核基准**:部分工具以单核 100% 为基准。例如,4 核 CPU100% 利用率实际代表单核满载,其他核心空闲。 - **多核显示差异**: - **Linux `top` 命令**:默认显示多核累加值(可能超过 100%),按 `1` 可查看单核详情。 - **Windows 任务管理器**:以单核为基准,总利用率最高显示 100%(多核的“平均利用率”)。 --- ### 3. **超线程(Hyper-Threading)的影响** - 超线程技术将一个物理核心模拟为多个逻辑核心(如 4 核变 8 线程)。逻辑核心的利用率可能被单独统计,导致总数值超过物理核心的 100%。 --- ### 4. **并行任务与多线程程序** - 多线程程序(如科学计算、视频渲染)可同时占用多个核心,导致总利用率飙升。例如: - 一个 8 核 CPU 运行并行任务时,利用率可能显示 800%。 --- ### 如何正确理解? - **查看单核利用率**:通过工具(如 `top` 按 `1`)检查每个核心的负载。 - **区分“总利用率”与“单核满载”**:超过 100% 仅表示多核综合使用率,不代表单核过载。 - **实际性能瓶颈**:即使总利用率高,若单核未满载,程序可能仍受限于单线程性能。 --- ### 总结 CPU 利用率超过 100% **本质是多核累加统计的结果**,反映的是所有核心的综合负载,而非单核异常。理解这一点对分析系统性能(如并行计算效率、多任务处理能力)至关重要。
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