Linux CPUInfo如何优化系统性能

Linux CPUInfo 优化系统性能

一 从 CPUInfo 获取的关键信息

• 使用以下命令快速盘点 CPU 拓扑与特性，为后续调度、绑核、频率与代码优化提供依据：
  • 基础盘点：cat /proc/cpuinfo；结构化查看：lscpu
  • 物理/逻辑核心与超线程：
    • 物理 CPU 数：grep ‘physical id’ /proc/cpuinfo | sort -u | wc -l
    • 每颗物理 CPU 的物理核心数：grep ‘cpu cores’ /proc/cpuinfo | uniq
    • 逻辑处理器数：grep -c ^processor /proc/cpuinfo
  • 型号与频率：grep ‘model name’ /proc/cpuinfo，grep ‘cpu MHz’ /proc/cpuinfo
  • 缓存：grep ‘cache size’ /proc/cpuinfo
  • 指令集与特性：grep ‘flags’ /proc/cpuinfo（如 SSE、AVX、AVX2 等）
  • 64 位支持：grep ‘lm’ /proc/cpuinfo（出现 lm 表示支持 x86_64）
  • 微码与已知漏洞：grep ‘microcode’ /proc/cpuinfo，grep ‘bugs’ /proc/cpuinfo
• 这些字段可帮助判断是否需要启用高性能频率策略、是否适合 SIMD 优化、是否存在超线程带来的并行收益等。

二 频率与电源策略优化

• 查看与切换频率策略（需安装工具）：
  • 安装：sudo apt install linux-cpupower（Debian/Ubuntu 系列）
  • 查看策略与当前频率：cpupower frequency-info
  • 设置为性能模式：sudo cpupower frequency-set -g performance
  • 验证：cat /proc/cpuinfo | grep MHz 或 watch -n 0.5 “grep ‘cpu MHz’ /proc/cpuinfo”
• 适用场景与权衡：
  • performance 适合高负载、低时延场景（数据库、实时计算、低延迟服务）。
  • powersave/ondemand 更适合节能与电池供电设备。
• 注意：部分云厂商或虚拟机环境会限制频率/策略调整能力，以平台策略为准。

三 进程调度与 CPU 亲和性

• 亲和性与绑核：
  • 将进程固定到指定核：taskset -c 0,2,4-7 your_app
  • 查看进程当前亲和性：taskset -p
  • NUMA 绑定：numactl --cpunodebind=0 --membind=0 your_app
• 调度策略与优先级（谨慎使用实时策略）：
  • 实时优先级示例：chrt -f 99 your_realtime_app
  • 监控工具：top/htop（按 P 按 CPU 排序）、vmstat、pidstat
• 适用场景：
  • 绑核可减少跨核迁移与缓存失效，提升缓存命中率与稳定性。
  • 实时调度适合音视频、交易撮合等对时延极敏感的任务，但配置不当会影响系统整体稳定性。

四 性能分析与瓶颈定位

• 快速排查路径：
  • 全局负载与热点进程：top/htop，关注 %us、%sy、%iowait、%wa
  • 系统级资源：vmstat 1
  • 进程级细粒度：pidstat -u 1
  • 调用与热点函数：strace -p -c，perf record -g && perf report
• 结合 CPUInfo 做决策：
  • 若 cache size 较大，优先优化数据局部性以减少访存延迟。
  • 若支持 AVX/AVX2，在数值计算/多媒体处理中启用向量化优化。
  • 若 siblings > cpu cores，说明启用超线程，可通过亲和性减少“同物理核兄弟线程”的资源争用。

五 内核参数与稳定性建议

• 可调参数示例（按业务与负载实测微调）：
  • 减少换页倾向（内存充足时）：sudo sysctl -w vm.swappiness=10
  • 持久化：编辑 /etc/sysctl.conf 添加 vm.swappiness=10，执行 sudo sysctl -p
• 变更原则：
  • 任何参数调整都可能带来稳定性与功耗变化，务必在测试环境验证并保留回退方案。
  • 生产变更建议分阶段灰度，观察 CPU 温度、负载、延迟与错误率 的联动变化。