首页 / 操作系统 / Linux / Linux下实现CPU使用率正弦曲线

编程之美第一道题目就是如何让CPU使用率曲线成为一条正弦曲线，本文在Linux下实现这个效果。程序运行时间一个进程的运行时间大致分为user time,kernel time和waiting time三个时间加起来就是进程从开始到结束用的时间。user time是进程在用户空间执行的时间kernel time是进程在内核空间执行的时间waiting time是进程等待IO或者其他事件所用的时间例如

1. int main（）
2. {
3. int i;
4. for（i = 0; i < 100000000; i ++） //用户空间执行
5. getpid（）; //系统调用，内核空间执行
6. //scanf和printf是C标准库里的，还要调用Linux的系统调用read和write
7. scanf（"%d ",&i）;
8. printf（"%d ",i）;
9. return 0;
10. }

使用time命令可以显示进程运行的时间，real，user,sys。大部分时间都用来等IO了，因为人输入的速度远小于计算机的速度。CPU的使用率是指所有进程的user time和kernel time之和除以real time。而一般情况下，user time远大于kernel time。如果一个系统中CPU使用率几乎为0，那么我们可以写个程序控制CPU的使用率。 

1. while（1）
2. {
3. for（i = 0; i < 100000; i ++）;//CPU忙，占用的时间是user time
4. usleep（10000）; //CPU闲，属于waiting time
5. }

 让CPU一直维持在50% 让进程50%的时间做循环，%50的时间sleep就行了 

1. int main（）
2. {
3. int i;
4. while（1）
5. {
6. for（i = 0; i < n; i++）;
7. usleep（m）;
8. }
9. return 0;
10. }

关键是如何确定n和m的值。我们先把m定死，进程睡眠60ms，linux调度时的时间片好像是15ms，但是usleep精度较低，所以我们让它睡的时间长点。然后再确定n，先随便给n一个值，看看汇编代码里使用了几条指令： 

1. .L2:
2. movl$0, -8（%ebp）
3. jmp .L3
4. .L4:
5. addl$1, -8（%ebp）
6. .L3:
7. cmpl$3999999, -8（%ebp）
8. jle .L4
9. movl$60000, （%esp）
10. callusleep
11. jmp .L2

红色的是内层循环，有3条指令。CPU主频是2.27GHz，如果按一个时钟周期执行一条的话，那么执行三条指令的时间为2.27x10-9x3 = 6.9x10-9s，要执行60ms，循环数n的大小为60x10-3 / 6.9x10-9 = 8.69 x 106试一试这个数，8690000CPU使用率稳定在38%左右，看来我们低估了CPU的能力。我们可以根据38%这个数计算出n的大小了CPU时间/（CPU时间+60ms）= 38%,因此86900使用的cpu时间为 36ms，8690000:36=n:60，求得n等于1448333，这次CPU使用率很精确的停留在50%左右。