Linux CPUInfo中的频率信息解读

Linux CPUInfo 频率信息解读

一 核心概念与关键文件

• 在 Linux 中，频率相关的信息主要来自两处：
  1. 只读的 /proc/cpuinfo，其中的 cpu MHz 字段显示处理器当前的时钟频率（单位：MHz）。
  2. /sys/devices/system/cpu/cpuX/cpufreq/ 目录，提供细粒度的调频接口，如 cpuinfo_cur_freq、scaling_cur_freq、cpuinfo_min_freq、cpuinfo_max_freq、scaling_available_governors、scaling_governor、scaling_driver、scaling_transition_latency、stats/time_in_state 等，用于查看与控制系统当前的实际频率、可调范围、策略与统计。上述接口的单位多为 kHz（除 time_in_state 的时间单位为秒）。

二 /proc/cpuinfo 中的频率字段

• 关键字段是 cpu MHz：表示当前 CPU 的时钟频率，单位为 MHz。例如：cpu MHz : 3600.000。该字段便于快速查看，但它反映的是内核采样到的瞬时或平均频率，受调频策略与采样时机影响，可能随负载与空闲状态波动。
• 另一个常见字段是 BogoMIPS：它是用于内核延时校准的粗略指标，数值与处理器速度相关，但不等同于实际性能或精确频率，仅可作参考。

三 sysfs cpufreq 接口与含义

• 常用节点与含义如下（单位见右列）：
  • cpuinfo_cur_freq（kHz）：从硬件寄存器读取的当前实际频率。
  • scaling_cur_freq（kHz）：cpufreq 子系统缓存的当前频率；在较新的内核（如 4.15 起），x86 上该值常由 APERF/MPERF 计算一段时间内的平均频率，以尽量排除 idle 影响，因而可能与设定值或瞬时读数略有差异。
  • cpuinfo_min_freq / cpuinfo_max_freq（kHz）：硬件支持的最低/最高频率。
  • scaling_min_freq / scaling_max_freq（kHz）：当前调频策略允许的最低/最高频率（可被策略限制）。
  • scaling_available_frequencies（kHz）：CPU 支持的频率列表（以空格分隔）。
  • scaling_available_governors：可用的调频策略，如 performance、powersave、ondemand、interactive、userspace。
  • scaling_governor：当前生效的策略。
  • scaling_driver：当前使用的调频驱动。
  • cpuinfo_transition_latency（ns）：频率切换所需时延。
  • stats/time_in_state：各频率驻留时间统计，用于分析实际运行分布。

四 三个常用频率接口的对比与典型差异

• 对比要点如下：
  • /proc/cpuinfo 的 cpu MHz：便于快速查看，但可能随采样与策略波动，未必等于策略设定值。
  • /sys/…/cpuinfo_cur_freq：更接近“硬件此刻频率”，反映真实运行状态。
  • /sys/…/scaling_cur_freq：策略层的“当前频率”，在 x86 新内核中常为基于 APERF/MPERF 的平均频率，用于避免 idle 拉低读数，因此与设定值或瞬时读数可能存在小幅偏差。
• 示例（在 kernel 4.15 上设定为 1.6 GHz 时的现象）：
  • cpu MHz 多次读取约为 1596.x MHz；
  • scaling_cur_freq 约为 1596.x MHz（与设定值有小误差）；
  • cpuinfo_cur_freq 为 1600000 kHz（与设定值一致）。
• 结论：三者不必完全相同，理解其来源与含义才能正确解读。

五 实用命令与排错建议

• 快速查看频率与策略：
  • 查看每核频率：cat /proc/cpuinfo | grep “cpu MHz”
  • 查看当前策略与驱动：cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor；cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_driver
  • 查看当前/硬件频率：cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_cur_freq；cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/cpuinfo_cur_freq
  • 查看频率驻留统计：cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/stats/time_in_state
• 性能测试时避免降频干扰：将策略临时设为 performance（需 root）：echo performance | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor；测试结束可改回 ondemand/interactive 等平衡策略。
• 若某些文件不存在：可能内核未启用 CPUFreq 或平台不支持；可检查内核配置与 dmesg，或确认是否在虚拟机/容器中运行。