我们用来衡量CPU使用率（CPU utilization）的指标具有极大的误导性，而且一年比一年来得误人子弟。CPU使用率到底是什么？你的处理器有多忙碌？不，那不是CPU使用率衡量的方面。没错，我在这里所说的是每个人在到处使用的“%CPU”这个度量指标，用于每一款性能监控产品中。用top(1)命令来查看。

　　你可能认为90%的CPU使用率意味着：

　　而实际上它可能意味着：

　　停滞（stalled）意味着处理器在处理指令方面没有进展，通常是由于处理器在等待内存输入/输出。我在上面划分的比例（忙碌和停滞之间）是我在实际的生产环境中经常看到的情形。你很可能基本上处于停滞状态，但浑然不知罢了。

　　这对你来说意味着什么呢？了解你的多少CPU处于停滞状态可以指导减少代码或减少内存输入/输出之间的性能调优工作。谁要是在关注CPU性能，尤其是在根据CPU自动扩展资源的云，如果知道%CPU中停滞的部分，那将大有益处。

　　CPU使用率其实是什么东东？

　　我们称为CPU使用率的衡量指标其实是“非闲置时间”（non-idle time）：也就是CPU未运行闲置线程的时间。你的操作系统内核（无论它是什么内核）通常在上下文切换过程中跟踪这个指标。如果非闲置进程开始运行，然后停止100毫秒，直播，内核还是认为该CPU在那整段时间都被使用。

　　这个度量指标的历史与分时系统一样久远。Apollo Lunar Module制导计算机（一种开创性的分时系统）称其闲置线程为“DUMMY JOB”，工程师们跟踪了运行该闲置线程的周期和运行实际任务的周期，将这视作是一个衡量计算机使用率的重要指标。

　　那么这个指标哪里不对劲呢？

　　现如今，CPU的速度已变得比主内存快得多，等待内存在仍然所谓的“CPU使用率”中占了大头。如果你看到数值很高的%CPU，可能认为处理器是瓶颈（即散热片和风扇下面的CPU封装件），而实际上那些DRAM模组才是瓶颈。

　　这方面的情形一直变得越来越严峻。长期以来，处理器厂商提高时钟速度的幅度超过DRAM提高访问延迟的幅度，这就是所谓的“CPU DRAM缺口”（ CPU DRAM gap）。这种情形在3 GHz处理器面世的2005年前后趋稳；自那以后，处理器使用更多的核心和超线程来提升性能，另外使用多插座配置，这一切给内存子系统提出了更高的要求。处理器厂商试图采用更庞大、更智能的CPU缓存以及更快速的内存总线和互连技术来缓解这个内存瓶颈。但是我们仍然通常处于停滞状态。

　　如何表明CPU到底在处理什么？

　　不妨使用性能监控计数器（PMC）：这是使用Linux perf（）及其他工具可以读取的硬件计数器。比如说，将整个系统测量10秒钟：

　　# perf stat -a -- sleep 10

　　Performance counter stats for 'system wide':

　　641398.723351 task-clock (msec) # 64.116 CPUs utilized (100.00%)

　　379,651 context-switches # 0.592 K/sec (100.00%)

　　51,546 cpu-migrations # 0.080 K/sec (100.00%)

　　13,423,039 page-faults # 0.021 M/sec

　　1,433,972,173,374 cycles # 2.236 GHz (75.02%)

　　<not supported> stalled-cycles-frontend

　　<not supported> stalled-cycles-backend

　　1,118,336,816,068 instructions # 0.78 insns per cycle (75.01%)

　　249,644,142,804 branches # 389.218 M/sec (75.01%)

　　7,791,449,769 branch-misses # 3.12% of all branches (75.01%)

　　10.003794539 seconds time elapsed

　　这里一个关键的度量指标是每个周期指令（即IPC），该度量指标显示了我们在每个CPU时钟周期平均完成了多少个指令。简单来说，这个值越高越好。上面例子中的0.78听起来不赖（78%的时间段处于忙碌状态）；但如果你意识到该处理器的最高速度下IPC是4.0，就不这么认为了。这又叫4-wide，是指指令取出/解码路径。这意味着，开奖，CPU每个时钟周期可以retire（完成）四个指令。所以，在4-wide系统上IPC为0.78，意味着CPU的运行速度是其最高速度的19.5%。新的英特尔Skylake处理器是5-wide。

　　你可以用来进一步钻研的PMC要多数百个：可以按不同的类型，直接测量停滞的周期。

　　在云端