在這篇文章中,主要介紹Linux 測試cpu性能的一些基礎知識.首先介紹一下Linux kernel中的排程器(scheduler),排程器負責排程系統中的兩種資源，一是線程，二是中斷。排程器給不同資源不同的優先級。
Linux 測試cpu性能從高到低為：
1. 硬體中斷（Hardware Interrupts）--這些請求由硬體觸發，比如磁盤已經完成了讀寫任務或是網卡受到了新的資料包。
2. 軟體中斷（Software Interrupts)--這裡指的是維護核心運作的核心态軟體中斷。比如核心的時鐘管理程序。
3. 實時程序（Real time threads)--實時程序比核心本身具備更高的優先級，它可以搶占核心的CPU時間片，在2.4核心是一個不可搶占的核心，它中不支援實時程式。
4. 核心程序（Kernel threads）--包括是以的核心程式。
5. 使用者程序（User threads）-- 所有運作在使用者态的程序。
關于Linux 測試cpu性能，有3個重要的概念：上下文切換（context switchs），運作隊列（Run queue）和使用率（utilization）。
上下文切換：
目前流行的CPU在同一時間内隻能運作一個線程，超線程的處理器可以在同一時間運作多個線程（包括多核CPU），Linux核心會把多核的處理器當作多個單獨的CPU來識别。
一個标準的Linux核心何以支援運作50～50000個程序運作，對于普通的CPU，核心會排程和執行這些程序。每個程序都會分到CPU的時間片來運作，當一個程序用完時間片或者被更高優先級的程序搶占後，它會備份到CPU的運作隊列中，同時其他程序在CPU上運作。這個程序切換的過程被稱作上下文切換。過多的上下文切換會造成系統很大的開銷。
運作隊列：
每個CPU都會維持一個運作隊列，理想情況下，排程器會不斷讓隊列中的程序運作。程序不是處在sleep狀态就是run able狀态。 如果CPU過載，就會出現排程器跟不上系統的要求，導緻可運作的程序會填滿隊列。隊列愈大，程式執行時間就愈長。“load”用來表示運作隊列，用top指令我們可以看到CPU一分鐘，5分鐘和15分鐘内的運作隊列的大小。這個值越大表明系統負荷越大。
Linux 測試cpu性能CPU使用率：
CPU使用率可分為一下幾個部分
User Time—執行使用者程序的時間百分比；
System Time—執行核心程序和中斷的時間百分比；
Wait IO—因為IO等待而使CPU處于idle狀态的時間百分比；
Idle—CPU處于Idle狀态的時間百分比。
關于時間片和動态優先級：
時間片對于CPU來說是很關鍵的參數，如果時間片太長，就會使系統的互動性能變差，使用者感覺不到并行。如果太短，又會造成系統頻繁的上下文切換，使性能下降。對于IO Bound的系統來講并不需要太長的時間片，因為系統主要是IO操作；而對于CPU Bound的系統來說需要長的時間片以保持cache的有效性。每一個程序啟動的時候系統都會給出一個預設的優先級，但在運作過程中，系統會根據程序的運作狀況不斷調整優先級，核心會升高或降低程序的優先級（每次增加或降低5），判斷标準是根據程序處于sleep狀态的時間。IO Bound程序大部分時間在sleep狀态，是以核心會調高它的優先級，CPU Bound程序會被核心懲罰降低優先級。是以，如果一個系統上即運作IO Bound程序，又運作CPU Bound程序，我們會發現，IO Bound程序的性能不會下降，而CPU Bound程序性能會不斷下降。
我們運作一個CPU Bound的程式：cpu-hog。用ps指令可以看出它的優先級在不斷下降。
term1# ./cpu-hog term2# while :; do ps -eo pid,ni,pri,pcpu,comm | egrep 'hog|PRI'; sleep 1; done PID NI PRI %CPU COMMAND 22855 0 20 84.5 cpu-hog PID NI PRI %CPU COMMAND 22855 0 18 89.6 cpu-hog PID NI PRI %CPU COMMAND 22855 0 15 92.2 cpu-hog PID NI PRI %CPU COMMAND 22855 0 15 93.8 cpu-hog 我們運作find指令，是一個IO Bound的程式，可以觀察到它的優先級不斷提高。
term1# find / term2# while :; do ps -eo pid,ni,pri,pcpu,comm | egrep 'find|PRI'; sleep 1; done PID NI PRI %CPU COMMAND 23101 0 20 0.0 find PID NI PRI %CPU COMMAND 23101 0 21 4.0 find PID NI PRI %CPU COMMAND 23101 0 23 3.5 find PID NI PRI %CPU COMMAND 23101 0 23 4.3 find PID NI PRI %CPU COMMAND 23101 0 23 4.2 find PID NI PRI %CPU COMMAND 23101 0 23 4.4 find 正如我們之前讨論的任何系統的性能比較都是基于基線的，并且監控CPU的性能就是以上3點，運作隊列、CPU使用率和上下文切換。以下是一些對于CPU很普遍的性能要求：
1. 對于每一個CPU來說運作隊列不要超過3，例如，如果是雙核CPU就不要超過6；
2. 如果CPU在滿負荷運作，應該符合下列分布，
a) User Time：65%～70%
b) System Time：30%～35%
c) Idle：0%～5%
3. 對于上下文切換要結合CPU使用率來看，如果CPU使用滿足上述分布，大量的上下文切換也是可以接受的。
常用的監視工具有，vmstat, top,dstat和mpstat.
# vmstat 1 procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu---- r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa 0 0 104300 16800 95328 72200 0 0 5 26 7 14 4 1 95 0 0 0 104300 16800 95328 72200 0 0 0 24 1021 64 1 1 98 0 0 0 104300 16800 95328 72200 0 0 0 0 1009 59 1 1 98 0