Ubuntu基于 CPU 信息做性能优化的实操指南
一 快速盘点 CPU 关键参数
- 使用以下命令获取并解读 CPU 的型号、核心、频率与特性，作为后续调优依据：
- 结构化总览：运行 lscpu，关注 Architecture、CPU(s)、Thread(s) per core、Core(s) per socket、Socket(s)、NUMA node(s)。
- 原始详情：运行 cat /proc/cpuinfo，查看 processor、model name、cpu MHz、cache size、flags、lm。
- 快速统计：
- 逻辑处理器数：grep -c ^processor /proc/cpuinfo 或 nproc
- 物理 CPU 数：grep ‘physical id’ /proc/cpuinfo | sort -u | wc -l
- 每物理 CPU 核心数：grep ‘cpu cores’ /proc/cpuinfo | uniq
- 是否支持 64 位：grep -q ‘lm’ /proc/cpuinfo && echo “64-bit”
- 是否启用超线程：若 siblings > cpu cores 则开启 HT/SMT
- 其它工具：inxi -C（简洁 CPU 信息）、sudo dmidecode -t processor（厂商/插槽级信息）、cpuid（底层特性查询）。
二 依据 CPU 信息选择电源与频率策略
- 安装工具：sudo apt-get install cpufrequtils
- 查看当前策略与频率：sudo cpufreq-info
- 设置策略（示例将 CPU0–CPU3 设为性能模式）：
- 全局或逐核设置：sudo cpufreq-set -g performance -c 0；sudo cpufreq-set -g performance -c 1；…
- 验证：再次运行 cpufreq-info 或使用 cat /proc/cpuinfo | grep MHz
- 常见策略说明：
- performance：高频优先，适合基准测试、低时延任务
- powersave：低频省电
- ondemand / conservative：负载触发升降频（响应与功耗折中）
- userspace：由用户指定固定频率
- 实时监控：安装并使用 i7z（sudo apt-get install i7z；sudo i7z）观察实际频率与倍频变化。
三 绑定进程与 NUMA 亲和优化
- 并行任务绑定：
- 按核绑定：使用 taskset -c 0,2,4,6 command（将进程绑定到指定逻辑核）
- 亲和与分布：使用 numactl 控制内存与 CPU 的 NUMA 亲和，例如：
- 将进程绑定到 NUMA node 0 并优先使用其内存：numactl --cpunodebind=0 --membind=0 command
- 适用场景：数据库、数值计算、低延迟服务、容器/虚拟化前后台隔离等，可减少跨核/跨 NUMA 迁移与缓存失效带来的开销。
四 热点定位与针对性优化
- 快速排障：
- 系统级负载观察：top/htop（按 1 展开各核）、nproc 确认可用线程数
- 性能剖析：
- CPU 采样：perf record -g ./your_app 与 perf report，定位热点函数与调用栈
- 依据 CPU 特性选择实现：
- 检查 flags（如 SSE、AVX、AVX2、AVX-512）决定是否启用优化路径或编译选项（如 -O3 -mavx2）
- 若 CPU 支持硬件加速（如 AES-NI、SHA-NI），优先使用对应库或内核特性
- 资源与调度：
- 对 CPU 密集任务设置合适的 nice/cpulimit，避免抢占关键服务
- 结合 taskset/numactl 做亲和与分布，减少上下文切换与远端内存访问。
五 安全可回退的调优清单
- 电源策略：仅在需要时切换到 performance，常态使用 ondemand/conservative 平衡功耗与响应
- 变更方式：优先用 cpufrequtils/numactl/taskset 等用户态工具，减少直接改写 /sys/devices/system/cpu 的风险
- 监控验证：每次变更后用 cpufreq-info、i7z、htop/perf 观察频率、温度与吞吐变化
- 持久化与回退：
- 持久化电源策略：安装 cpufreqd 或配置 systemd 服务在启动时设置策略
- 回退方案：记录原始策略，出现不稳定或温度异常时立即恢复
- 风险提示：高频/高负载运行会增加 温度与功耗，请确保散热与供电充足，并在变更前备份关键配置。