Linux load cpu 100

CPU стресс-тест в Linux, как нагрузить все ядра микропроцессора

Иногда возникает необходимость выполнить частичную или полную загрузку микропроцессора на персональном компьютере или сервере. Это может понадобиться для стресс-тест системы, для проверки стабильности работы, оценки эффективности системы охлаждения и измерения потребляемой компьютером или сервером мощности под нагрузкой.

В статье приведены конструкции из простых и всегда доступных консольных команд в GNU Linux, которыми можно нагрузить одно или все ядра процессора. Также рассмотрим компактный но очень мощный пакет для стресс-тестов под Линукс, который можно установить одной командой. Все подробно и с примерами!

Утилизация мощности двух ядер CPU (40%+70%)

Опытный пользователь операционной системы (ОС) GNU Linux не раз сталкивался со случаями когда простая команда с небольшой ошибкой могла загрузить микропроцессор под самую завязку. Этим мы и воспользуемся, только у нас будет все продумано и с конкретной целью.

Сперва рассмотри достаточно интересную связку из двух отдельных команд, соединенных через конвейер (символ «|», перенаправление ввода-вывода).

dd if=/dev/urandom | bzip2 -9 > /dev/null

Ее суть: читаем случайные данные из файла «/dev/urandom» используя утилитку ‘dd’, через конвейер «|» перебрасываем эти считанные данные программе-архиватору «bzip2», указываем максимальный уровень сжатия (9) и выводим данный в «черную дыру», то есть в никуда — для этого есть специальный файл «/dev/null».

Таким образом, пока команда запущена (прервать ее можно нажав CTRL+C), архиватор будет сжимать непрерывный поток случайных данных и пересылать результат в вечно пустой файл. На физические диски и файловые системы ничего не пишется, а процессору есть немало работы.

Данная связка из команд загрузит два ядра CPU (Central Processor Unit) таким образом:

• «dd if/dev/urandom» — загрузит одно ядро примерно на 40%;
• «bzip2 -9» — загрузит второе ядро примерно на 70%.

Для чтобы загрузить дополнительные ядра микропроцессора нужно открыть дополнительные окна терминала и запустить несколько клонов данной команды.

Наблюдаем за нагрузкой отдельных ядер CPU

Для удобного наблюдения за нагрузкой на каждое из ядер микропроцессора можно использовать программу «System Monitor», которая входит в состав рабочего окружения KDE. Программа с похожим функционалом и таким же названием есть и в среде GNOME.

Рис. 1. Мониторим загрузку двух ядер CPU в GNU Linux используя System Monitor из KDE.

На рисунке результат загрузки двух ядер связкой из двух команд которая были рассмотрена выше. Одно ядро — оранжевй график (70%), другое ядро — желтый график (40%).

С такой же задачей, только в консоли, отлично справляется утилита «htop», которая должна быть знакома почти каждому системному администратору. Если у вас она не установлена то исправить ситуацию можно командой:

Для запуска этого консольного монитора ресурсов используем одноименную команду:

Ниже приведен пример работы этого консольного монитора ресурсов, загружены два ядра все той же связкой из команд dd и bzip2.

Рис. 2. Мониторинг нагрузки двух ядер CPU в GNU Linux используя HTOP.

Что же означают в HTOP красные и зеленые отметки в прогресс-барах для ядер CPU? — все проще простого:

• зеленый цвет — количество ресурсов процессора, выделенные под процессы с нормальным приоритетом;
• красный цвет — ресурсы CPU, выделяемые процессам с приоритетом ядра.

О том как узнать частоту установленного микропроцессора(ров), режимы работы ядер и другую полезную информацию я писал в одной их предыдущих статей о CPU в GNU Linux.

Утилизация 100% мощности одного или нескольких ядер CPU

Для этой цели можно использовать команды, которые обрабатывают непрерывный поток данных на очень высокой скорости, без периодических колебаний нагрузки как в случае с bzip.

Скажем микропроцессору «yes». только очень много раз!

С виду простая и безобидная команда, а нагрузит она одно ядро CPU примерно на 100% и без скачков. Суть этой конструкции проста: выводим слово «yes» бесконечное количество раз и перенаправляем вывод в «черную дыру» — /dev/null.

Рис. 3. Нагружаем одно ядро CPU на 100% командой yes в GNU Linux.

Другие связки из простых команд для загрузки ЦПУ

Пример с командой «yes» — это наиболее простой и доступный способ нагрузить одно или несколько ядер центрального процессора.

Кроме того, можно поэкспериментировать и с другими командами и программами, которые по умолчанию доступны почти в каждом дистрибутиве GNU Linux.

Суть построения подобных связок из команд следующая:

1. Что-то откуда-то беспрерывно считываем и перенаправляем в /dev/null;
2. Выполняем бесконечный анализ данных какой-то программой или утилитой.

Следующая связка позволяет загрузить одно ядро под самый потолок:

Рис. 4. Нагружаем одно ядро CPU по максимуму на 100% командой cat в GNU Linux.

Суть команды: при помощи команды «cat» выполняем вывод бесконечного потока дынных из псевдо-устройства «/dev/zero» (генерирует нули, 000) в пустоту «/dev/null»;

Как видим процесс у нас выполняется с высоким приоритетом (приоритет ядра ОС) и требует для выполнения всю вычислительную мощность одного процессорного ядра.

Для считывания данных из файла псевдо-устройства можно использовать программу «dd».

dd if=/dev/urandom of=/dev/null

Суть команды: с помощью программы «dd» (if — input file, of — output file) читаем поток случайных данных из /dev/urandom и отправляем их в «никуда» — /dev/null.

Результат мониторинга загрузки ядер в HTOP получим такой же как и на рисунке 4.

А теперь загрузим процессор подсчетом контрольной суммы бесконечного файла с нулями:

В htop мы сможем видеть то же то и на рисунке 3, правда плотность загрузки будет более стабильной.

Грузим CPU просчитывая MD5-сумму бесконечного потока случайных данных:

График загрузки будет идентичен тому что на рисунке 4, микропроцессор загружен процессом, который работает на уровне ядра ОС, очень высокий приоритет.

Грузим процессор на 100% используя pbzip2

В начале статьи был представлен пример с bzip2, которая поотдельности может нагрузит одно ядро микропроцессора. Существует также мультипоточная реализация данного архиватора — pbzip2.

Установить pbzip2 можно командой:

Для нагрузки всех доступных ресурсов процессора достаточно запустить следующую команду:

cat /dev/zero | pbzip2 -c > /dev/null

Вместо источника потока «/dev/zero» можно использовать «/dev/urandom» или же собрать еще более простую конструкцию:

Stress — пакет комплексных нагрузочных тестов ПК

О применении утилиты «stress» в GNU Linux я уже писал в статье о самостоятельном ремонте ПК. Там она использовалась в связке с другими программами для получения такого себе нагрузочного стресс-набора на подобии AIDA64 под Windows.

Этой программой можно нагрузить сразу все доступные ядра CPU или же указать конкретно сколько ядер должны трудиться в поте лица. Для установки пакета ‘stress’ достаточно выполнить команду:

sudo apt-get install stress

Итак, запускаем программу с указанием загрузить 4 ядра микропроцессора:

Результаты производительности приведены ниже.

Рис. 5. Нагружаем все ядра CPU по максимуму на 100% командой stress в GNU Linux.

Рис. 6. Смотрим результат работы программы stress в htop.

В заключение

Как видим, нагрузить отдельное ядро процессора или же несколько ядер даже без установки специального программного обеспечения в GNU Linux — задача вполне реальная. Каждый может выбрать себе связку команд, которую легко запомнить и использовать. К тому же, строить подобные связки зная принцип их работы можно самостоятельно буквально на лету.

Но все же, установив небольшой программный пакет «stress» можно решить задачу комплексно и с дополнительными возможностями. Еще для нагрузки и тестов Linux системы можно использовать мощный комбайн «phoronix-test-suite», который придется ставить отдельно (в репозитории Debian его нет), но это уже другая история.

Источник

Why is the CPU usage reported by top in Linux over 100%?

I’ve seen the CPU usage go over 100%. How is this possible? Is it because I have four CPU cores, so 100% isn’t really the max? Also, when a program does this, what else can I do in top besides using the k command?

4 Answers 4

AFAIK top shows the CPU usage in relation to the power of 1 core, i.e if your task takes up 200% CPU then it’s occupying two cores.

 k: %CPU -- CPU usage The task's share of the elapsed CPU time since the last screen update, expressed as a percentage of total CPU time. In a true SMP environment, if 'Irix mode' is Off, top will operate in number of CPUs. You toggle 'Irix/Solaris' modes with the 'I' interactive com- mand. 

So, yes, top shows CPU percentage PER core, but you can toggle this behaviour be pressing ‘I’.

Yes, if a process in top goes over 100% or top shows >1.0 in load, this means that more than one core is occupied, or the system is oversubscribed. Oversubscription means that there is more work to be put onto the core than is phsyically manageble.

In top you can also sort the view by different parameters (like used memory). If you want to look what you can sort by, refer to the help or man page for top .

You can also see all kind of information about the processes themselves, like Virtual or resident memory used by the process and if it’s sleeping or currently running, as well as cpu time used.

The load average in the top, if needed, can also be viewed by the uptime command.

If hyper threading is enabled, the CPU usage shown in top is the usage per CPU, not core. For example, on a server with 24 cores and 2 threads per core (total of 48 CPUs), the usage could go up to 4800. Running lscpu -p provide a decent print of the cores and CPUs:

$ lscpu -p # The following is the parsable format, which can be fed to other # programs. Each different item in every column has an unique ID # starting from zero. # CPU,Core,Socket,Node,,L1d,L1i,L2,L3 0,0,0,0,,0,0,0,0 1,1,0,0,,1,1,1,0 . . . 46,22,1,1,,22,22,22,1 47,23,1,1,,23,23,23,1 

I did the following steps to verify the above answer:

$ while true; do x="reee";x="asdasd";z="asdasdasd;"; done 

 PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 14791 hpaknia 20 0 129156 5188 1856 R 99.7 0.0 28:08.54 bash 

1. Then in the same terminal of top, I pressed 1 to see the per CPU usage. Only CPU thread 3 out of 48 CPUs is using 100% CPU:

%Cpu3 :100.0 us, 0.0 sy, 0.0 ni, 0.0 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st 

In my case each core has 2 CPU threads. If top percentage showed the per core usage, the value must have been 50% but it’s not. Because top shows per CPU thread usage.

Источник