cpu使用100%-CPU使用率到100%了？

来源丨经授权转自涛歌依旧（ID：AI_taogeyijiu_2021）

作者丨涛歌依旧

最近，一位同事急匆匆跑过来跟我说：糟糕了，服务器cPU的使用率达100%了。

我心想不可能啊，cPU有那么多核，怎会跑满？于是看了一眼，结果虚惊一场。

这位同事看到的100%，并非指整个cPU使用率到了100%，而是指cPU某些核的使用率到了100%.

趁此机会，我来聊聊与cPU相关的概念，对很多软件开发和运维人员来说，这些概念是必须要掌握的：

以一款cPU为例，看下具体参数：

cPU主频(时钟频率)

在上面这些参数中，人们最熟知的是cPU主频(时钟频率)。买电脑时，肯定需要看cPU主频是多少。

我们知道：cPU时钟越快，产生上升沿/下降沿的速度就越快，就能更快地迫使其它器件做相应工作。

cPU的时钟，就像龙舟比赛的击鼓人，击鼓频率越快，就迫使划船的人跟上节奏，结果龙舟也越快。

从cPU参数可以看到，该cPU有12个物理核，每个物理核对应2个逻辑核(超线程技术)。所以，从外部看，该cPU有24个核(逻辑核)。

也就是说，该cPU有12个物理上的运算器&控制器，有24个逻辑上的运算器&控制器。

多个cPU

我们看linux命令lscpu给出的信息：

%ignoRe_pRe_1%

可以看到，在这台服务器上，总共插了2个cPU, 这2个cPU是物理上的cPU, 人眼可以看到，手也可以触摸到：

多核cPU

我们看linux命令lscpu给出的信息：

%ignoRe_pRe_2%

可以看到，针对每一个物理cPU而言，内部有12个物理核。也就是说，在一个物理cPU内，有12个物理层面的运算器&控制器，它们是实实在在存在的。

很霸气的感觉，12个物理核如下图所示：

逻辑核(超线程)

我们看linux命令lscpu给出的信息：

%ignoRe_pRe_3%

由于Intel采用了超线程技术，所以每个物理核对应2个逻辑核：

要注意，在物理上看来，只有一个核，但采用了超线程技术，在使用时，实际效果是2个核在同时并行(不是同步并发)工作，也即有2个逻辑核，如下图所示：

那么，在上面这台服务器中，有多少个逻辑核呢？

服务器中插有2个物理cPU, 每个物理cPU有12个物理核，每个物理核有2个逻辑核，故总共48个逻辑核。

因此，当操作系统俯视cPU硬件时，它看到的是，在计算机中，有48个核，即有48个运算器&控制器。

对于操作系统而言，它可以认为有48个cPU核在同时并行(不是同步并发)为它提供服务，lscpu查出的信息如下：

%ignoRe_pRe_4%

这里的48个cPU(s), 其实就是48个逻辑核。有时，我们也可以说，这台服务器有48个核。

这台服务器有2个cPU, 针对其中一个cPU，我们也可以说，它是”12核24线程”。

操作系统对核的分配

需要注意的是，如上的服务器有2个cPU, 每个cPU有12物理核，每个物理核有2个逻辑核，这仅仅是针对特定服务器和cPU的。

其他计算机或者cPU, 就不一定如此了。来看我的另外一台服务器，配置略微寒酸：总共只有1个cPU, 1个物理核，1个逻辑核:

%ignoRe_pRe_5%

如果在这个单核服务器上，运行如下的死循环程序，会如何呢？

%ignoRe_pRe_6%

观察top命令给出的结果，可以看到，1个进程就消耗了大约99.0%的cPU，整个cPU的使用率达到99.7%：

那么，如果开启2个进程并发执行呢？可以看到，每个进程几乎都是占用49.x%的cPU，整个cPU的使用率达到99.7%：

那么，如果开启3个进程并发执行呢？可以看到，每个进程几乎都是占用32.x%的cPU，整个cPU的使用率达到98.7%：

可以看到，整个cPU几乎被瓜分殆尽。这种调度和分配，是由操作系统完成的。

再来看多核cPU的情况，我找了另一台服务器，有32个逻辑核，简称32个核。运行一下死循环进程，用top命令来分析。

可以看到，1个进程占满1个核，使用率100%， 而服务器32个核的使用率是3.6%：

运行2个进程，可以看到，2个进程都占用99.7%的核，而服务器32个核的使用率是6.5%：

运行3个进程，可以看到，3个进程都占用100%的核，而服务器32个核的使用率是9.8%：

看到使用率为100%时，不要紧张，不要以为cPU就用完了，这台服务器有32个核呢(拥有3200%的能力)。

来看下3个进程时，每个核的具体使用情况(3个进程，总共大概占用300%的核)：

这些值会动态地变化，而且不一定是消耗在某些固定的核上。核的调度和资源分配，由操作系统来完成：

cPU大小端

最后，来看一个大小端的问题，看lscpu命令的信息：

%ignoRe_pRe_7%

它的含义是: cPU是小端模式。相信几乎所有的程序员都听说过这个概念，我们具体来测试一下。

下面是在Intel cPU + Windows + Vc++6.0上的测试结果，可以看到：低位的0x78存储在地址较小的位置(小端模式)：

下面是对8051单片机进行的仿真测试，可以看到：高位的0x12存储在地址较小的位置(大端模式)：

至此为止，我们对cPU的基本参数有了大致了解，这也是linux相关的开发、运维人员必须掌握的。

以后也可以谈笑风生地聊多个cPU、多核cPU、逻辑核和大小端了，而不是一如既往地一知半解。

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