CPUTool - 限制和控制 Linux 中任何程序的 CPU 使用率

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CPU 利用率是決定系統性能的重要因素。當系統上執行多個程序時，CPU 可能會過載，這可能導致系統性能下降甚至崩潰。為避免這種情況，必須控制和限制各個程序的 CPU 利用率。

CPUTool 是一款命令列工具，可用於限制和控制 Linux 系統上執行的任何程序的 CPU 利用率。它的工作原理是設定程序的 CPU 親緣性和優先順序，允許您將 CPU 處理能力的特定百分比分配給特定程序。

本文將討論如何在 Linux 中安裝和使用 CPUTool 來限制和控制任何程序的 CPU 利用率。

CPUTool 的安裝

CPUTool 在大多數 Linux 發行版的軟體倉庫中都可用。您可以使用發行版的包管理器來安裝 CPUTool。例如，如果您使用的是 Ubuntu 或 Debian，則可以透過在終端中執行以下命令來安裝 CPUTool：

sudo apt-get install cpuset

對於 CentOS 和其他基於 RedHat 的發行版，您可以透過執行以下命令來安裝 CPUTool：

sudo yum install cpuset

CPUTool 的基本用法

安裝 CPUTool 後，您可以開始使用它來控制系統上執行的任何程序的 CPU 利用率。使用 CPUTool 的基本語法如下：

sudo cpuset -p PROCESS_ID -l CPU_LIST -u CPU_LIST

其中，PROCESS_ID 是您要控制的程序的 ID，CPU_LIST 是您要分配給程序的 CPU 核心列表，-u 是您要分配給程序的 CPU 份額。預設情況下，每個程序的 CPU 份額為 1024，這意味著它可以利用 CPU 處理能力的 100%。

要限制程序的 CPU 利用率，您需要降低其 CPU 份額。例如，如果您想將 ID 為 1234 的程序的 CPU 利用率限制在 50%，則可以執行以下命令：

sudo cpuset -p 1234 -u 512

這會將 CPU 處理能力的 50% 分配給 ID 為 1234 的程序。您還可以透過指定要分配給程序的 CPU 核心來設定程序的 CPU 親緣性。例如，如果您只想將 CPU 核心 0 和 1 分配給 ID 為 1234 的程序，則可以執行以下命令：

sudo cpuset -p 1234 -l 0,1

這會將 CPU 核心 0 和 1 分配給 ID 為 1234 的程序。

CPUTool 的高階用法

CPUTool 還提供高階功能，使您能夠同時控制多個程序的 CPU 利用率。您可以將程序分組到一個“cpuset”中，併為該 cpuset 分配特定的 CPU 份額。

要建立 cpuset，您需要在 /sys/fs/cgroup/cpuset/ 目錄中建立一個名為 cpuset 的目錄。例如，如果您想建立一個名為“mycpuset”的 cpuset，則可以執行以下命令

sudo mkdir /sys/fs/cgroup/cpuset/mycpuset

然後，您可以透過將程序 ID 寫入 cpuset 的 tasks 檔案來將程序移動到 cpuset 中。例如，如果您想將 ID 為 1234 的程序移動到“mycpuset”cpuset，則可以執行以下命令：

echo 1234 | sudo tee /sys/fs/cgroup/cpuset/mycpuset/tasks

您可以透過將值寫入 cpuset 的 cpu.shares 檔案來限制 cpuset 的 CPU 利用率。該值表示 cpuset 與其他 cpuset 相比可以使用的 CPU 時間的相對份額。例如，如果您想將“mycpuset”cpuset 的 CPU 利用率限制在 20%，則可以執行以下命令：

echo 20 | sudo tee /sys/fs/cgroup/cpuset/mycpuset/cpu.shares

這會將“mycpuset”cpuset 中所有程序的 CPU 利用率限制在總 CPU 時間的 20%。

您還可以使用 CPUTool 限制系統中所有程序的 CPU 利用率。為此，您需要為“system”cpuset 設定 CPU 利用率限制。您可以透過執行以下命令來實現：

sudo cpuset -c system -l 50

這會將系統中所有程序的 CPU 利用率限制在 50%。您可以根據需要調整該值。

為特定使用者設定 CPU 限制

CPUTool 允許為特定使用者或組設定 CPU 限制，而不會影響整個系統。在您希望限制特定使用者或使用者組的 CPU 利用率的情況下，此功能非常有用。請按照以下步驟為使用者設定 CPU 限制：

• 為使用者建立 cpuset：

  在 /sys/fs/cgroup/cpuset/ 目錄中建立一個新的目錄，並以使用者名稱命名。例如，如果您想為名為“user_name”的使用者建立 cpuset，請執行以下命令：

sudo mkdir /sys/fs/cgroup/cpuset/user_name

• 為 cpuset 設定 CPU 份額：

  透過將值寫入 cpu.shares 檔案來為使用者的 cpuset 分配 CPU 份額。例如，要為 user_name cpuset 分配 100 個 CPU 份額，請執行以下命令：

sudo echo "100" > /sys/fs/cgroup/cpu/user_name/cpu.shares

• 將使用者的程序移動到 cpuset：

  透過將使用者的程序 ID 寫入 cpuset 的 tasks 檔案來將使用者的所有程序移動到新建立的 cpuset。例如，如果您想將 user_name 的所有程序移動到 cpuset，請執行以下命令：

sudo pgrep -u user_name | sudo tee /sys/fs/cgroup/cpuset/user_name/tasks > /dev/null

這會將 user_name 的所有程序移動到 cpuset。

使用 CPUTool 和 Systemd 限制 CPU 利用率

要限制 Linux 中程序或程序組的 CPU 利用率，您可以結合使用 CPUTool 和 Systemd。第一步是為要限制的程序建立一個 Systemd 服務檔案，方法是使用命令 sudo nano /etc/systemd/system/myprocess.service 用文字編輯器（如 nano）開啟該檔案。在此檔案中，您應該新增程序的單元描述和服務詳細資訊，包括啟用 CPU 計費和程序的可執行檔案的路徑。

建立 Systemd 服務檔案後，您應該使用命令 sudo systemctl daemon-reload 重新載入 Systemd 配置，並使用命令 sudo systemctl start myprocess 啟動服務。您可以透過使用命令 sudo systemctl status myprocess 檢查服務狀態來驗證服務是否正確執行。

接下來，透過使用命令 sudo mkdir /sys/fs/cgroup/cpuset/myprocess 在 /sys/fs/cgroup/cpuset/ 目錄中建立具有程序名稱的目錄來為程序建立 cpuset。使用命令 sudo echo "100" > /sys/fs/cgroup/cpu/myprocess/cpu.shares 為 cpuset 設定 CPU 份額。CPU 份額決定分配給 cpuset 的 CPU 時間的比例。

最後，使用命令 sudo pgrep myprocess | sudo tee /sys/fs/cgroup/cpuset/myprocess/tasks > /dev/null 將程序移動到 cpuset。這會將程序移動到 cpuset 並根據分配給 cpuset 的 CPU 份額限制其 CPU 利用率。

透過遵循這些步驟，您可以有效地使用 CPUTool 和 Systemd 限制 Linux 中程序或程序組的 CPU 利用率。

結論

CPUTool 是一款強大的工具，可用於控制 Linux 中任何程序的 CPU 利用率。它提供了一個簡單直觀的命令列介面，允許您限制程序的 CPU 利用率，監視程序的 CPU 利用率，並執行其他高階任務，例如建立 cpuset 和同時控制多個程序的 CPU 利用率。使用 CPUTool，您可以最佳化系統性能，防止過熱，並提高 Linux 系統的整體穩定性。