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性能优化图

CPU

进程和cpu原理

1. 进程与线程：

   • 进程是程序的执行实例，有自己的地址空间和系统资源。线程是进程内的执行单元，共享进程的资源。
   • 在多核系统中，使用多线程可以更好地利用多核处理器的性能。

2. CPU调度：

   • Linux使用调度器来确定哪个进程或线程在给定时间片内执行。
   • 调度策略可以通过调整进程的优先级、使用不同的调度算法或使用cgroups来限制资源来进行优化。

3. 中断系统：

   • 中断是硬件或软件事件的异步通知，可导致CPU切换执行不同的任务。
   • 通过合理管理中断处理程序，可以减少中断延迟，提高系统响应性。

4. CPU缓存：

   • 缓存是提高计算机性能的关键因素，包括L1、L2和L3缓存。
   • 优化内存访问模式、数据结构布局，以及避免缓存伪共享等方式，可以提高缓存的命中率。

5. NUMA（非一致性存储访问）：

   • NUMA是一种多处理器体系结构，其中每个处理器连接到共享内存的一个区域。
   • 通过合理分配任务、数据，以及使用NUMA感知的调度策略，可以减少内存访问的延迟。

性能指标

1. 平均负载（Load Average）：

   • 平均负载是系统中活跃进程数的平均值，通常包括1分钟、5分钟和15分钟的负载。
   • 负载高可能表示系统过载，需要进一步分析具体原因。

2. CPU缓存命中率：

   • 缓存命中率表示从缓存中成功获取数据的比率。高缓存命中率通常是良好性能的指标。
   • 包括L1、L2和L3缓存，优化算法和数据结构可提高缓存命中率。

3. CPU使用率中的各项指标：

   • 用户CPU（User CPU）： 应用程序代码运行所占用的CPU时间。
   • 系统CPU（System CPU）： 操作系统内核代码运行所占用的CPU时间。
   • IOWAIT： CPU等待I/O操作完成的时间。
   • 软中断： 由软件触发的中断，例如网络数据包到达。
   • 硬中断： 由硬件设备触发的中断，例如磁盘I/O完成。
   • 窃取CPU（Steal CPU）： 在虚拟化环境中，宿主系统从虚拟机中“窃取”走的CPU时间。
   • 客户CPU（Guest CPU）： 在虚拟化环境中，虚拟机使用的CPU时间。

4. 上下文切换中的自愿和非自愿上下文切换：

   • 自愿上下文切换： 进程主动释放CPU，通常因为等待资源。
   • 非自愿上下文切换： 操作系统强制切换进程，通常因为时间片用尽或新进程的到来。