CPU使用率高的ussleep在Cent OS 6.3上

CPU high usage of the usleep on Cent OS 6.3

本文关键字：OS Cent 使用率 ussleep CPU      更新时间：2023-10-16

我在cent os 5.3和cent os 6.3上编译了下面的代码:

#include <pthread.h>
#include <list>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
using namespace std;
pthread_mutex_t _mutex;
pthread_spinlock_t spinlock;
list<int *> _task_list;
void * run(void*);
int main()
{
    int worker_num  = 3;
        pthread_t pids[worker_num];
        pthread_mutex_init(&_mutex, NULL);
        for (int worker_i = 0; worker_i < worker_num; ++worker_i)
        {
                pthread_create(&(pids[worker_i]), NULL, run, NULL);
        }
    sleep(14);
}

void *run(void * args)
{
        int *recved_info;
    long long start;
        while (true)
        {
            pthread_mutex_lock(&_mutex);
                if (_task_list.empty())
                {
                        recved_info = 0;
                }
                else
                {
                        recved_info = _task_list.front();
                        _task_list.pop_front();
                }
            pthread_mutex_unlock(&_mutex);
                if (recved_info == 0)
                {
                        int f = usleep(1);
            continue;
        }
    }
}

在5.3上运行时，你甚至找不到最上面的进程，cpu使用率大约是0%。但在os 6.3上，在4核cpu上6个线程的情况下，它大约是20%。

所以我用time和stace检查a.o out，结果是:

5.3:

real    0m14.003s
user    0m0.001s
sys     0m0.001s

6.3:

real    0m14.002s
user    0m1.484s
sys  0m1.160s
strace

:

5.3:

% time     seconds  usecs/call     calls    errors syscall
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
 91.71    0.002997           0     14965           nanosleep
  8.29    0.000271         271         1           execve
  0.00    0.000000           0         5           read
  0.00    0.000000           0        10         4 open
  0.00    0.000000           0         6           close
  0.00    0.000000           0         4         4 stat
  0.00    0.000000           0         6           fstat
  0.00    0.000000           0        22           mmap
  0.00    0.000000           0        13           mprotect
  0.00    0.000000           0         1           munmap
  0.00    0.000000           0         3           brk
  0.00    0.000000           0         3           rt_sigaction
  0.00    0.000000           0         3           rt_sigprocmask
  0.00    0.000000           0         1         1 access
  0.00    0.000000           0         3           clone
  0.00    0.000000           0         1           uname
  0.00    0.000000           0         1           getrlimit
  0.00    0.000000           0         1           arch_prctl
  0.00    0.000000           0        38         4 futex
  0.00    0.000000           0         1           set_tid_address
  0.00    0.000000           0         4           set_robust_list
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
100.00    0.003268                 15092        13 total

6.3:

% time     seconds  usecs/call     calls    errors syscall
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
 99.99    1.372813          36     38219           nanosleep
  0.01    0.000104           0       409        43 futex
  0.00    0.000000           0         5           read
  0.00    0.000000           0         6           open
  0.00    0.000000           0         6           close
  0.00    0.000000           0         6           fstat
  0.00    0.000000           0        22           mmap
  0.00    0.000000           0        15           mprotect
  0.00    0.000000           0         1           munmap
  0.00    0.000000           0         3           brk
  0.00    0.000000           0         3           rt_sigaction
  0.00    0.000000           0         3           rt_sigprocmask
  0.00    0.000000           0         7         7 access
  0.00    0.000000           0         3           clone
  0.00    0.000000           0         1           execve
  0.00    0.000000           0         1           getrlimit
  0.00    0.000000           0         1           arch_prctl
  0.00    0.000000           0         1           set_tid_address
  0.00    0.000000           0         4           set_robust_list
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
100.00    1.372917                 38716        50 total

时间和距离的结果不是相同的测试，所以数据略有不同。但我认为它可以显示一些东西。

我检查内核配置CONFIG_HIGH_RES_TIMERS, CONFIG_HPET和CONFIG_HZ:

5.3:

$ cat /boot/config-`uname -r` |grep CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
$ cat /boot/config-`uname -r` |grep CONFIG_HPET
CONFIG_HPET_TIMER=y
CONFIG_HPET_EMULATE_RTC=y
CONFIG_HPET=y
# CONFIG_HPET_RTC_IRQ is not set
# CONFIG_HPET_MMAP is not set
$ cat /boot/config-`uname -r` |grep CONFIG_HZ
# CONFIG_HZ_100 is not set
# CONFIG_HZ_250 is not set
CONFIG_HZ_1000=y
CONFIG_HZ=1000

6.3:

$ cat /boot/config-`uname -r` |grep CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
CONFIG_HIGH_RES_TIMERS=y
$ cat /boot/config-`uname -r` |grep CONFIG_HPET
CONFIG_HPET_TIMER=y
CONFIG_HPET_EMULATE_RTC=y
CONFIG_HPET=y
CONFIG_HPET_MMAP=y
$ cat /boot/config-`uname -r` |grep CONFIG_HZ
# CONFIG_HZ_100 is not set
# CONFIG_HZ_250 is not set
# CONFIG_HZ_300 is not set
CONFIG_HZ_1000=y
CONFIG_HZ=1000

实际上，我也在ARM和xubuntu13.04-amd64-desktop的arch上尝试了这些代码，与os 6.3相同。

那么我能做些什么来找出不同CPU使用的原因呢?

它有什么与内核配置?

你是对的，这与内核配置有关。usleep(1)将尝试睡眠一微秒。在高分辨率计时器出现之前，睡眠时间不可能少于1秒(在你的情况下，HZ=1000，所以1秒== 1毫秒)。

在没有这些高分辨率计时器的CentOS 5.3上，您将在1ms到2ms之间休眠[1]。在有这些计时器的CentOS 6.3上，你的睡眠时间接近一微秒。这就是为什么你在这个平台上使用更多的cpu:你只是轮询你的任务列表500-1000倍。

如果您将代码更改为usleep(1000), CentOS 5.3将表现相同。CentOS 6.3的cpu时间将会减少，并且与在CentOS 5.3上运行的程序大致相同

在Linux手册中有完整的讨论:run man 7 time .

请注意，您的代码应该使用条件变量，而不是以特定的时间间隔轮询任务列表。这是一种更高效、更干净的做事方式。

另外，你的main应该真正地加入线程，而不是仅仅睡14秒。

[1]有一个例外。如果您的应用程序在实时调度策略(SCHED_FIFO或SCHED_RR)下运行，那么它将忙等待而不是休眠，以接近正确的睡眠量。但是默认情况下你需要root权限

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