Внутреннее устройство Linux - Уорд Брайан. Страница 60

За столбцом приоритета следует столбец, содержащий значение относительного приоритета (NI), которое дает рекомендацию планировщику в ядре. Об этом значении следует позаботиться, если вы пытаетесь повлиять на решение ядра. Ядро прибавляет значение относительного приоритета к текущему приоритету, чтобы определить следующий квант времени для данного процесса.

По умолчанию значение относительного приоритета равно 0. Допустим, что вы запускаете в фоновом режиме большой объем вычислений и желаете, чтобы он не замедлял вашу работу в интерактивном сеансе. Чтобы такой процесс занял последнее место по отношению к другим процессам и работал лишь тогда, когда остальным задачам нечего делать, можно установить для него значение относительного приоритета равным 20 с помощью команды renice (здесь параметр pid — идентификатор процесса, который вы желаете изменить):

$ renice 20 pid

Если вы пользователь-superuser, можно указать отрицательное значение относительного приоритета, но такая идея практически всегда является вредной, поскольку для системных процессов может не оказаться достаточного количества процессорного времени. На самом деле вам, вероятно, не потребуется часто менять значения относительного приоритета, поскольку во многих системах Linux всего один пользователь, который не выполняет большие объемы вычислений. Значение относительного приоритета было гораздо более важным тогда, когда на одном компьютере работало несколько пользователей.

8.8. Средние значения загрузки

Производительность процессора — один из самых простых параметров для измерения. Среднее значение загрузки является средним количеством процессов, которые в данный момент готовы к запуску. То есть это оценка числа процессов, способных использовать процессор в конкретный момент времени. Осмысляя это значение, имейте в виду, что большинство процессов в системе обычно ожидает ввода (с клавиатуры, с помощью мыши или из сети, например), и это означает, что большинство процессов не готовы к запуску и ничего не вносят в среднее значение загрузки. Только те процессы, которые действительно что-либо выполняют, влияют на среднее значение загрузки.

8.8.1. Использование команды uptime

Команда uptime сообщает три средних значения загрузки в дополнение к тому, как долго работает ядро:

$ uptime

... up 91 days, ... load average: 0.08, 0.03, 0.01

Три числа, выделенных жирным шрифтом, являются средними значениями загрузки за последние 1, 5 и 15 минут соответственно. Как видите, система не очень занята: за последние 15 минут на всех процессорах работало в среднем только 0,01 процесса. Другими словами, если бы у вас был всего один процессор, то он запускал бы приложения из пространства пользователя лишь 1 % времени за последние 15 минут. Традиционно в большинстве ПК среднее значение загрузки — около 0, если вы заняты чем-либо отличным от компилирования программы или компьютерной игры. Нулевое значение обычно является хорошим признаком, поскольку оно означает, что ваш процессор не перегружен и вы экономите мощность.

примечание

В современных ПК компоненты пользовательского интерфейса стремятся использовать больше ресурсов процессора, чем это было раньше. Например, в системах Linux плагин Flash для браузера приобрел печальную известность как пожиратель ресурсов, а Flash-приложения могут с легкостью занять большую часть процессорного времени и памяти вследствие некачественной реализации в целом.

Если среднее значение загрузки достигает 1, то, вероятно, один процесс практически постоянно использует центральный процессор. Чтобы выяснить, что это за процесс, воспользуйтесь командой top; этот процесс будет показан на экране в самой верхней части списка.

В большинстве современных систем присутствует несколько процессорных ядер или процессоров, поэтому несколько процессов могут легко работать одновременно. Если ядер два, то среднее значение загрузки 1 означает, что только одно из ядер активно в любой момент времени, а среднее значение 2 говорит о том, что оба ядра работают.

8.8.2. Высокие значения загрузки

Высокое среднее значение загрузки не обязательно свидетельствует о том, что си­стема испытывает сложности. Система, у которой достаточное количество оперативной памяти и ресурсов ввода/вывода, способна легко справиться с несколькими запущенными процессами. Если среднее значение загрузки высоко, но при этом система нормально откликается, не волнуйтесь: множество процессов совместно используют процессор. Процессы вынуждены соперничать друг с другом за процессорное время, в результате им требуется больше времени на выполнение своих вычислений по сравнению с тем случаем, когда им позволено применять процессор постоянно. Еще один случай, при котором можно высокое среднее значение загрузки является нормальным, это веб-сервер, в котором процессы могут запускаться и прекращаться настолько быстро, что функция измерения средней загрузки не может эффективно работать.

Тем не менее, если вы чувствуете, что система «тормозит» и значение средней загрузки велико, вероятно, присутствуют проблемы с производительностью оперативной памяти. Когда в системе мало памяти, ядро может начать быстро подкачивать с диска память для процессов. Когда такое происходит, многие процессы становятся готовы к запуску, но при этом для них может быть недоступна память, и тогда они остаются в состоянии готовности (и вносят вклад в среднее значение загрузки) намного дольше, чем при нормальном режиме работы.

Сейчас мы более подробно рассмотрим оперативную память.

8.9. Память

Один из самых простых способов проверить состояние системной памяти в целом — запустить команду free или посмотреть файл /proc/meminfo, чтобы понять, сколько реальной памяти используется для кэша и буферов. Как мы только что отмечали, проблемы с производительностью могут быть вызваны недостатком памяти. Если используется немного памяти для кэша/буфера (и вместо этого расходуется реальная память), вам может понадобиться дополнительная память. Однако было бы чересчур просто полагать, что проблемы с производительностью вызваны лишь недостатком памяти.

8.9.1. Как работает память

В процессоре присутствует модуль управления памятью (MMU), который переводит виртуальные адреса памяти, используемые процессами, в реальные. Ядро помогает модулю MMU, разбивая память на маленькие фрагменты, называемые страницами. Ядро содержит структуру данных, которая называется таблицей страниц и содержит схему соответствия виртуальных адресов страниц реальным адресам страниц в памяти. Когда процесс получает доступ к памяти, модуль MMU переводит виртуальные адреса, используемые процессом, в реальные адреса на основе таблицы страниц ядра.

В действительности пользовательскому процессу для работы не нужны сразу все его страницы. Обычно ядро загружает и распределяет страницы по мере их необходимости для процесса; такая система работы известна как вызов страниц по запросу или листание по запросу. Чтобы понять, как это устроено, рассмотрим запуск и работу команды в качестве нового процесса.

1. Ядро загружает начало кода с инструкциями команды в страницы памяти.

2. Ядро может выделить несколько страниц рабочей памяти для нового процесса.

3. Во время своей работы процесс может дойти до такого момента, когда следу­ющей инструкции не окажется ни в одной из страниц, загруженных ядром изначально. Тогда ядро вступает в действие, загружает необходимые страницы в память и позволяет команде продолжить выполнение.

4. Подобным же образом, если команде необходимо больше рабочей памяти, чем было выделено изначально, ядро решает эту задачу, отыскивая свободные страницы (или освобождая пространство) и назначая их данному процессу.