top得到的cpu几个值到底是什么含义?

本文详细解析Linux中CPU使用情况的各参数含义,通过top命令展示的CPU状态,了解各指标如us、sy、ni、id、wa等的具体意义,以及如何从这些数据中判断系统的负载和性能状况。

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分类: LINUX

 

 
Cpu(s):  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
 
一直不太明白,原来这样的:现代分时多任务操作系统,cpu使用时分时段来,比如某个时段A进程cpu处理用了10s,然后B进程30s,然后空闲了60s,那么这个时间内cpu占用率是40%
 
下边是google得到的解释。
 
# us -> User CPU time: The time the CPU has spent running users’ processes that are not niced.
%us cpu耗费在不正常的用户进程的时间。

# sy -> System CPU time: The time the CPU has spent running the kernel and its processes.
 
 系统内核占用时间

# ni -> Nice CPU time: The time the CPU has spent running users’ proccess that have been niced.
 
。。。。。。
# wa -> iowait: Amount of time the CPU has been waiting for I/O to complete.
cpu等待I/0完成的时间总量。

# hi -> Hardware IRQ: The amount of time the CPU has been servicing hardware interrupts.
# si -> Software Interrupts.: The amount of time the CPU has been servicingsoftware
interrupts.
 
 
 
 
 
结论:
系统负载时运行队列的平均长度,也就是等待CPU的平均进程数
所以“Load值=CPU核数”,这是最理想的状态,没有任何竞争,一个任务分配一个核。
由于数据是每隔5秒钟检查一次活跃的进程数,然后根据这个数值算出来的。 如果这个数除以CPU的核数,结果高于5的时候就表明系统在超负荷运转了。
 
PS:load和io也有很大关系,io很忙的机器,基本idle很高,但load也是非常高。
 
使用系统命令top即可看到如下类似信息:
Cpu(s):  0.0%us,  0.5%sy,  0.0%ni, 99.5%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
但不知什么含义?google之
 
      
     
I try to explain  these:
us: is meaning of "user CPU time"
sy: is meaning of "system CPU time"
ni: is meaning of" nice CPU time"
id: is meaning of "idle"
wa: is meaning of "iowait" 
hi:is meaning of "hardware irq"
si : is meaning of "software irq"
st : is meaning of "steal time"

中文翻译为:

us 用户空间占用CPU百分比
sy 内核空间占用CPU百分比
ni 用户进程空间内改变过优先级的进程占用CPU百分比
id 空闲CPU百分比
wa 等待输入输出的CPU时间百分比
hi 硬件中断
si 软件中断 
st: 实时(来源http://bbs.chinaunix.net/thread-1958596-1-1.html
<think>好的,我现在需要回答用户关于“独占CPU是什么,怎样独占?”的问题。首先,我得理解用户的问题到底是什么。独占CPU应该是指让某个进程或线程完全占用一个或多个CPU核心,不让其他任务使用。接下来,我需要分步骤解释这个概念以及实现方法。 首先,定义部分。独占CPU通常指在操作系统中,某个进程或线程独享一个CPU核心,确保其他进程或线程不会被调度到该核心上运行。这有助于提高关键任务的性能和确定性,减少上下文切换带来的延迟。 然后是应用场景。用户可能想知道什么时候需要独占CPU,比如实时系统、高频交易、科学计算或者性能测试等需要高稳定性和低延迟的场景。 接下来是独占CPU的实现方法。这里需要分操作系统来讨论,因为Windows和Linux有不同的机制。 对于Linux系统,我记得有几种方法。第一种是使用isolcpus内核启动参数,将特定CPU核心隔离出来,不参与普通进程调度。然后通过taskset或cset将进程绑定到隔离的核心上。第二种是使用cgroups的cpuset子系统,限制进程只能在指定的CPU核心运行。第三种是使用实时调度策略,比如SCHED_FIFO或SCHED_RR,配合优先级设置,虽然不严格独占,但能提高CPU占用率。此外,还有内核线程管理,比如禁用irqbalance,手动设置中断的亲和性,避免中断影响独占核心。 对于Windows系统,可能涉及到设置处理器亲和性,通过任务管理器或PowerShell命令将进程绑定到特定CPU。另外,使用Windows API在编程中设置亲和性掩码。还有Hyper-V的配置,为虚拟机分配独占的CPU资源。 需要考虑的问题包括资源浪费,因为独占会导致其他进程无法使用该核心;配置复杂性,尤其是涉及内核参数和系统配置;以及硬件依赖性,需要多核CPU支持。 安全性方面,需要管理员权限才能进行这些操作,普通用户可能无法自行配置。此外,用户可能需要具体的步骤示例,比如如何在Linux中使用isolcpus,如何用taskset绑定进程。 需要验证这些方法的正确性,比如检查isolcpus的参数是否正确,taskset命令的使用是否有误。同时,提醒用户谨慎操作,错误的配置可能导致系统不稳定。 总结起来,回答需要结构清晰,分点说明定义、用途、实现方法(分系统)、注意事项,并给出示例帮助用户理解。确保使用中文,行内公式正确,独立公式单独成段,但这个问题可能不太涉及数学公式,但如果有涉及性能计算的地方,可能需要用LaTeX表达,比如提到某些算法的时间复杂度时,但可能这里不需要。所以主要按照用户的要求,用中文分步骤解释,结构清晰。</think>### 独占CPU的概念及实现方法 #### 1. **什么是独占CPU?** **独占CPU**指在操作系统中,将特定的CPU核心(或整个CPU)**完全分配给某个进程或线程**使用,确保其他任务无法占用该核心资源。 - 核心目标:**消除上下文切换**和**资源竞争**,提升关键任务的执行效率和确定性。 - 典型场景:高频交易、实时系统、科学计算、性能基准测试等对延迟敏感的场景。 --- #### 2. **独占CPU的实现方法** 实现方式因操作系统而异,以下是常见方案: ##### **Linux系统** **方法1:内核参数隔离(`isolcpus`)** 1. **修改内核启动参数**: 在`/etc/default/grub`文件中添加`isolcpus`参数(例如隔离CPU核心2和3): ```bash GRUB_CMDLINE_LINUX="isolcpus=2,3" ``` 更新配置后重启系统: ```bash sudo update-grub && sudo reboot ``` 2. **绑定进程到隔离核心**: 使用`taskset`命令将进程绑定到隔离的CPU核心: ```bash taskset -c 2,3 ./your_program ``` **方法2:cgroups限制(cpuset)** 1. **创建cpuset组**: ```bash sudo mkdir /sys/fs/cgroup/cpuset/exclusive_cpu ``` 2. **指定独占的CPU核心**: ```bash echo "2-3" > /sys/fs/cgroup/cpuset/exclusive_cpu/cpuset.cpus ``` 3. **将进程加入cgroup**: ```bash echo $PID > /sys/fs/cgroup/cpuset/exclusive_cpu/tasks ``` **方法3:实时调度策略(SCHED_FIFO/SCHED_RR)** 通过提高优先级抢占CPU(需`root`权限): ```bash sudo chrt -f 99 ./your_program # SCHED_FIFO优先级99 ``` --- ##### **Windows系统** **方法1:任务管理器设置亲和性** 1. 打开任务管理器 → 详细信息 → 右键目标进程 → 设置亲和性 → 勾选指定CPU核心。 **方法2:PowerShell命令绑定** ```powershell $Process = Get-Process -Name "your_program" $Process.ProcessorAffinity = 0x0C # 二进制掩码(0x0C=1100,绑定到CPU2和3) ``` **方法3:编程实现亲和性** 调用Windows API(C/C++示例): ```cpp #include <windows.h> DWORD_PTR affinity_mask = 1 << 2; // 绑定到CPU2 SetProcessAffinityMask(GetCurrentProcess(), affinity_mask); ``` --- #### 3. **注意事项** - **资源浪费**:独占核心可能导致其他任务负载不均衡,需评估必要性。 - **权限要求**:需管理员权限(如Linux的`root`、Windows的Administrator)。 - **硬件依赖**:需多核CPU支持,且需确认CPU拓扑(如通过`lscpu`或`Get-WmiObject Win32_Processor`)。 - **中断干扰**:在Linux中,需手动设置中断亲和性,避免硬件中断影响独占核心: ```bash echo 0 > /proc/irq/XX/smp_affinity_list # 将中断XX绑定到CPU0 ``` --- #### 4. **验证独占效果** - **Linux检查工具**: ```bash top -p $(pgrep your_program) # 按"F"选择显示P列(CPU亲和性) ``` - **Windows检查工具**: 使用Process Explorer查看进程的`CPU Affinity`属性。 --- ### 总结 独占CPU通过隔离核心或绑定进程实现,适用于对性能要求严苛的场景,但需权衡资源利用率与稳定性。具体实现需结合操作系统和硬件环境选择合适方案。
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