Как посчитать процессорное время

Обновлено: 04.07.2024

Процессорное время - это время, которое потратил процессор сервера на обработку задачи. За базовое время можно взять общее время решения задачи (генерации страницы и т.д.), однако, в него не входит время, которое было затрачено на генерацию других параллельных задачи или ожидание внешних событий.

Процессорное время зависит только от проделанной работы. В случае, если из-за загруженности сервера или из-за ожиданий (например, ответа от mySQL сервера) время выполнения скрипта изменяется, реальное процессорное время (т.е. нагрузка на процессор) остается постоянным.

Содержание

Лучше всего пояснить этот термин примерами.

На вашей домашней машине вы архивировали большой файл. Это заняло 40 секунд. Общее время - 40 секунд, процессорное время - 40 секунд.
Аналогично, но два файла одновременно. Общее время завершения процессов - 80 секунд, процессорное время каждого - 40 секунд.
На пустом сервере выполняется скрипт, время генерации страницы - 2 секунды. Процессорное время - 2 секунды.
На сервере выполняется одновременно 10 таких скриптов. Время генерации страницы будет 20 секунд, однако, процессорное время по прежнему 2 секунды.
На соседнем сервере произошла перегрузка mySQL сервера, в результате чего ваш скрипт работал не 2 секунды, а 45 секунд. Время генерации страницы - 45 секунд, процессорное время по прежнему 2 секунды.

Именно процессорное время - тот ресурс, который может закончиться на сервере. Необходим его учет. При этом, как видно из примеров, не важно, сколько именно работал ваш скрипт - важно, какую именно работу он при этом делал, т.е. процессорное время, необходимое для работы скрипта. Нормальным количеством времени на одну страницу является 10 - 100 мс (т.е. в 10 - 100 раз меньше, чем одна секунда). Поскольку сервер одновременно обрабатывает десятки запросов, время генерации страницы составляет обычно в пределах одной секунды. Это нормально.

Веб-сервер ведет лог-файл процессорного времени, которое было затрачено на каждый запрос. Его сообщает операционная система. Затем данные суммируется для каждого сайта в пределах одного часа. Если суммарное процессорное время для вашего сайта составило 1 минуту в 1 час, это обозначает, что в этот час вы потратили 1/60 = 1.7% ресурсов одного процессора сервера.

Сервера обладают разным количеством процессоров. На сервере, где 8 процессоров (точнее, более реалистично, 2 процессора по 4 ядра в каждом – таков современный сервер 1Gb), общее процессорное время может достигать 800%, это обозначает, что вы на 100% загрузили все 8 логических процессоров.

Учет ведется именно по ядрам процессоров, так как в одном сервере может быть от 1 до 8 независимых ядер, при этом цифра «3.5% от ресурсов сервера» может означать мощность, которая фактически отличается в 8 раз в зависимости от конфигурации сервера, что было бы некорректно.

Для сравнения наших тарифов с тарифами других провайдеров необходимо делать на это поправку. Например, тариф П-15, обеспечивающий нагрузку до 15% на один процессор, эквивалентен общей нагрузке на сервер в размере 3.75%, если другой провайдер указывает её для 4-х процессорного сервера целиком.

Таким образом, нагрузка в пределах 3.5% - 7.5% (предел стандартных тарифов) по этому показателю соответствует принятым для виртуального хостинга пределам, выраженным в нагрузке от всего сервера – встречаются условия от 1% до 3%. Общий предел нужно сначала умножить на 8 - общее количество процессоров в текущем сервере 1Gb - а потом поделить на среднее кол-во процессоров для установленного предела у сравниваемого провайдера. В подавляющем большинстве упоминается "машина класса Dual Xeon 3 ГГц", что составляет 4 логических процессора.

КДПВ

От переводчика:
Большинство моих знакомых для измерения времени в разного вида бенчмарках в С++ используют chrono или, в особо запущенных случаях, ctime . Но для бенчмаркинга гораздо полезнее замерять процессорное время. Недавно я наткнулся на статью о кроссплатформенном замере процессорного времени и решил поделиться ею тут, возможно несколько увеличив качество местных бенчмарков.

P.S. Когда в статье написано "сегодня" или "сейчас", имеется ввиду "на момент выхода статьи", то есть, если я не ошибаюсь, март 2012. Ни я, ни автор не гарантируем, что это до сих пор так.
P.P.S. На момент публикации оригинал недоступен, но хранится в кэше Яндекса

Функции API, позволяющие получить процессорное время, использованное процессом, отличаются в разных операционных системах: Windows, Linux, OSX, BSD, Solaris, а также прочих UNIX-подобных ОС. Эта статья предоставляет кросс-платформенную функцию, получающую процессорное время процесса и объясняет, какие функции поддерживает каждая ОС.

Процессорное время увеличивается, когда процесс работает и потребляет циклы CPU. Во время операций ввода-вывода, блокировок потоков и других операций, которые приостанавливают работу процессора, процессорное время не увеличивается пока процесс снова не начнет использовать CPU.

Разные инструменты, такие как ps в POSIX, Activity Monitor в OSX и Task Manager в Windows показывают процессорное время, используемое процессами, но часто бывает полезным отслеживать его прямо из самого процесса. Это особенно полезно во время бенчмаркинга алгоритмов или маленькой части сложной программы. Несмотря на то, что все ОС предоставляют API для получения процессорного времени, в каждой из них есть свои тонкости.

Функция getCPUTime( ) , представленная ниже, работает на большинстве ОС (просто скопируйте код или скачайте файл getCPUTime.c). Там, где это нужно, слинкуйтесь с librt, чтобы получить POSIX-таймеры (например, AIX, BSD, Cygwin, HP-UX, Linux и Solaris, но не OSX). В противном случае, достаточно стандартных библиотек.

Использование

Чтобы замерить процессорное время алгоритма, вызовите getCPUTime( ) до и после запуска алгоритма, и выведите разницу. Не стоит предполагать, что значение, возвращенное при единичном вызове функции, несет какой-то смысл.

Каждая ОС предоставляет один или несколько способов получить процессорное время. Однако некоторые способы точнее остальных.

OS	clock	clock_gettime	GetProcessTimes	getrusage
AIX	yes	yes	yes	yes
BSD	yes	yes	yes	yes
HP-UX	yes	yes	yes	yes
Linux	yes	yes	yes	yes
OSX	yes	yes	yes
Solaris	yes	yes	yes	yes
Windows	yes

Каждый из этих способов подробно освещен ниже.

GetProcessTimes( )

На Windows и Cygwin (UNIX-подобная среда и интерфейс командной строки для Windows), функция GetProcessTimes( ) заполняет структуру FILETIME процессорным временем, использованным процессом, а функция FileTimeToSystemTime( ) конвертирует структуру FILETIME в структуру SYSTEMTIME, содержащую пригодное для использования значение времени.

Доступность GetProcessTimes( ): Cygwin, Windows XP и более поздние версии.

Получение процессорного времени:

clock_gettme( )

На большинстве POSIX-совместимых ОС, clock_gettime( ) (смотри мануалы к AIX, BSD, HP-UX, Linux и Solaris) предоставляет самое точное значение процессорного времени. Первый аргумент функции выбирает "clock id", а второй это структура timespec , заполняемая использованным процессорным временем в секундах и наносекундах. Для большинства ОС, программа должна быть слинкована с librt.

Однако, есть несколько тонкостей, затрудняющих использование этой функции в кросс-платформенном коде:

Функция является опциональной частью стандарта POSIX и доступна только если _POSIX_TIMERS определен в <unistd.h> значением больше 0. На сегодняшний день, AIX, BSD, HP-UX, Linux и Solaris поддерживают эту функцию, но OSX не поддерживает.
Структура timespec , заполняемая функцией clock_gettime( ) может хранить время в наносекундах, но точность часов отличается в разных ОС и на разных системах. Функция clock_getres( ) возвращает точность часов, если она вам нужна. Эта функция, опять-таки, является опциональной частью стандарта POSIX, доступной только если _POSIX_TIMERS больше нуля. На данный момент, AIX, BSD, HP-UX, Linux и Solaris предоставляют эту функцию, но в Solaris она не работает. определяет имена нескольких стандартных значений "clock id", включая CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID , чтобы получить процессорное время процесса. Тем не менее, сегодня BSD и HP-UX не имеют этого id, и взамен определяют собственный id CLOCK_VIRTUAL для процессорного времени. Чтобы запутать все ещё больше, Solaris определяет оба этих, но использует CLOCK_VIRTUAL для процессорного времени потока, а не процесса.

Вместо того, чтобы использовать одну из констант, объявленных выше, функция clock_getcpuclockid( ) возвращает таймер для выбранного процесса. Использование процесса 0 позволяет получить процессорное время текущего процесса. Однако, это ещё одна опциональная часть стандарта POSIX и доступна только если _POSIX_CPUTIME больше 0. На сегодняшний день, только AIX и Linux предоставляют эту функцию, но линуксовские include-файлы не определяют _POSIX_CPUTIME и функция возвращает ненадёжные и несовместимые с POSIX результаты.
Функция clock_gettime( ) может быть реализована с помощью регистра времени процессора. На многопроцессорных системах, у отдельных процессоров может быть несколько разное восприятие времени, из-за чего функция может возвращать неверные значения, если процесс передавался от процессора процессору. На Linux, и только на Linux, это может быть обнаружено, если clock_getcpuclockid( ) возвращает не-POSIX ошибку и устанавливает errno в ENOENT . Однако, как замечено выше, на Linux clock_getcpuclockid( ) ненадежен.

Доступность clock_gettime( ): AIX, BSD, Cygwin, HP-UX, Linux и Solaris. Но clock id на BSD и HP-UX нестандартные.

Доступность clock_getres( ): AIX, BSD, Cygwin, HP-UX и Linux, но не работает Solaris.

Доступность clock_getcpuclockid( ): AIX и Cygwin, не недостоверна на Linux.

Получение процессорного времени:

getrusage( )

На всех UNIX-подобных ОС, функция getrusage( ) это самый надежный способ получить процессорное время, использованное текущим процессом. Функция заполняет структуру rusage временем в секундах и микросекундах. Поле ru_utime содержит время проведенное в user mode, а поле ru_stime — в system mode от имени процесса.

Внимание: Некоторые ОС, до широкого распространения поддержки 64-бит, определяли функцию getrusage( ) , возвращающую 32-битное значение, и функцию getrusage64( ) , возвращающую 64-битное значение. Сегодня, getrusage( ) возвращает 64-битное значение, а getrusage64( ) устарело.

Доступность getrusage( ): AIX, BSD, Cygwin, HP-UX, Linux, OSX, and Solaris.

Получение процессорного времени:

times( )

На всех UNIX-подобных ОС, устаревшая функция times( ) заполняет структуру tms с процессорным временем в тиках, а функция sysconf( ) возвращает количество тиков в секунду. Поле tms_utime содержит время, проведенное в user mode, а поле tms_stime — в system mode от имени процесса.

Внимание: Более старый аргумент функции sysconf( ) CLK_TCK устарел и может не поддерживаться в некоторых ОС. Если он доступен, функция sysconf( ) обычно не работает при его использовании. Используйте _SC_CLK_TCK вместо него.

Доступность times( ): AIX, BSD, Cygwin, HP-UX, Linux, OSX и Solaris.

Получение процессорного времени:

clock( )

На всех UNIX-подобных ОС, очень старая функция clock( ) возвращает процессорное время процесса в тиках, а макрос CLOCKS_PER_SEC количество тиков в секунду.

Заметка: Возвращенное процессорное время включает в себя время проведенное в user mode И в system mode от имени процесса.

Внимание: Хотя изначально CLOCKS_PER_SEC должен был возвращать значение, зависящее от процессора, стандарты C ISO C89 и C99, Single UNIX Specification и стандарт POSIX требуют, чтобы CLOCKS_PER_SEC имел фиксированное значение 1,000,000, что ограничивает точность функции микросекундами. Большинство ОС соответствует этим стандартам, но FreeBSD, Cygwin и старые версии OSX используют нестандартные значения.

Внимание: На AIX и Solaris, функция clock( ) включает процессорное время текущего процесса И и любого завершенного дочернего процесса для которого родитель выполнил одну из функций wait( ) , system( ) или pclose( ) .

Внимание: В Windows, функция clock( ) поддерживается, но возвращает не процессорное, а реальное время.

Доступность clock( ): AIX, BSD, Cygwin, HP-UX, Linux, OSX и Solaris.

Получение процессорного времени:

Другие подходы

Существуют и другие ОС-специфичные способы получить процессорное время. На Linux, Solarisи некоторых BSD, можно парсить /proc/[pid]/stat, чтобы получить статистику процесса. На OSX, приватная функция API proc_pidtaskinfo( ) в libproc возвращает информацию о процессе. Также существуют открытые библиотеки, такие как libproc, procps и Sigar.

На UNIX существует несколько утилит позволяющих отобразить процессорное время процесса, включая ps, top, mpstat и другие. Можно также использовать утилиту time, чтобы отобразить время, потраченное на команду.

На Windows, можно использовать диспетчер задач, чтобы мониторить использование CPU.

На OSX, можно использовать Activity Monitor, чтобы мониторить использование CPU. Утилита для профайлинга Instruments поставляемая в комплекте с Xcode может мониторить использование CPU, а также много других вещей.

КДПВ

Использование

OS	clock	clock_gettime	GetProcessTimes	getrusage
AIX	yes	yes	yes	yes
BSD	yes	yes	yes	yes
HP-UX	yes	yes	yes	yes
Linux	yes	yes	yes	yes
OSX	yes	yes	yes
Solaris	yes	yes	yes	yes
Windows	yes

Каждый из этих способов подробно освещен ниже.

GetProcessTimes( )

Доступность GetProcessTimes( ): Cygwin, Windows XP и более поздние версии.

Получение процессорного времени:

clock_gettme( )

Однако, есть несколько тонкостей, затрудняющих использование этой функции в кросс-платформенном коде:

Функция является опциональной частью стандарта POSIX и доступна только если _POSIX_TIMERS определен в <unistd.h> значением больше 0. На сегодняшний день, AIX, BSD, HP-UX, Linux и Solaris поддерживают эту функцию, но OSX не поддерживает.
Структура timespec , заполняемая функцией clock_gettime( ) может хранить время в наносекундах, но точность часов отличается в разных ОС и на разных системах. Функция clock_getres( ) возвращает точность часов, если она вам нужна. Эта функция, опять-таки, является опциональной частью стандарта POSIX, доступной только если _POSIX_TIMERS больше нуля. На данный момент, AIX, BSD, HP-UX, Linux и Solaris предоставляют эту функцию, но в Solaris она не работает. определяет имена нескольких стандартных значений "clock id", включая CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID , чтобы получить процессорное время процесса. Тем не менее, сегодня BSD и HP-UX не имеют этого id, и взамен определяют собственный id CLOCK_VIRTUAL для процессорного времени. Чтобы запутать все ещё больше, Solaris определяет оба этих, но использует CLOCK_VIRTUAL для процессорного времени потока, а не процесса.

Вместо того, чтобы использовать одну из констант, объявленных выше, функция clock_getcpuclockid( ) возвращает таймер для выбранного процесса. Использование процесса 0 позволяет получить процессорное время текущего процесса. Однако, это ещё одна опциональная часть стандарта POSIX и доступна только если _POSIX_CPUTIME больше 0. На сегодняшний день, только AIX и Linux предоставляют эту функцию, но линуксовские include-файлы не определяют _POSIX_CPUTIME и функция возвращает ненадёжные и несовместимые с POSIX результаты.
Функция clock_gettime( ) может быть реализована с помощью регистра времени процессора. На многопроцессорных системах, у отдельных процессоров может быть несколько разное восприятие времени, из-за чего функция может возвращать неверные значения, если процесс передавался от процессора процессору. На Linux, и только на Linux, это может быть обнаружено, если clock_getcpuclockid( ) возвращает не-POSIX ошибку и устанавливает errno в ENOENT . Однако, как замечено выше, на Linux clock_getcpuclockid( ) ненадежен.

Доступность clock_gettime( ): AIX, BSD, Cygwin, HP-UX, Linux и Solaris. Но clock id на BSD и HP-UX нестандартные.

Доступность clock_getres( ): AIX, BSD, Cygwin, HP-UX и Linux, но не работает Solaris.

Доступность clock_getcpuclockid( ): AIX и Cygwin, не недостоверна на Linux.

Получение процессорного времени:

getrusage( )

Доступность getrusage( ): AIX, BSD, Cygwin, HP-UX, Linux, OSX, and Solaris.

Получение процессорного времени:

times( )

Доступность times( ): AIX, BSD, Cygwin, HP-UX, Linux, OSX и Solaris.

Получение процессорного времени:

clock( )

Внимание: В Windows, функция clock( ) поддерживается, но возвращает не процессорное, а реальное время.

Доступность clock( ): AIX, BSD, Cygwin, HP-UX, Linux, OSX и Solaris.

Получение процессорного времени:

Другие подходы

На Windows, можно использовать диспетчер задач, чтобы мониторить использование CPU.

Использование CPU измеряется в секундах, в контексте лимитов и тарифов используется суточное ограничение (секунд CPU в сутки).

Когда пользователь открывает Ваш сайт, браузер обращается к серверу, сервер в свою очередь запускает скрипт для генерации страницы, которую увидит пользователь.

Скрипт занимает место на диске, а для его работы (генерации страниц, выполнение вычислений и другие операции) требуется ресурс центрального процессора (CPU).

Некоторые виды обращений к сайту используют очень мало процессорного времени, например, когда сервер отдает статический контент (картинки, js, css, шрифты), нагрузка на процессор незначительная.

С другой стороны, есть обращения, которые создают значительную нагрузку: это, как правило, динамический контент, генерируемый неоптимизированными скриптами.

Большинство обращений к сайту будет связано с получением динамического и статического контента одновременно. Каждое обращение поискового робота (например Google) для сканирования сайта также будет использовать ресурс.

Как узнать, сколько CPU потребляет мой сайт и необходимо ли увеличение тарифа?

Тарифы виртуального хостинга имеют параметры на использование процессорного времени CPU секунд в сутки.

Например, в тарифе Start-3: 500 секунд CPU в сутки, или 15000 секунд CPU в месяц.

Сравните эти цифры с данными в вашем личном кабинете или в панели управления ISPManager за прошлый или текущий месяц.

Если потребление будет превышать лимит, мы направим вам уведомление о превышении нагрузки, и вы сможете или увеличить тариф, или оптимизировать потребление CPU.

Чтобы посмотреть потребление CPU в личном кабинете, после авторизации нажмите на вкладку «Аккаунт» в главном меню (шаг 1) и выберите пункт «продукты/услуги» (шаг 2). В открывшемся окне кликните мышкой на услугу «размещение сайта» (шаг 3).

Откроется страница подробной информации о услуге хостинга, где вы можете увидеть среднесуточное потребление CPU вашим сайтом (данные берутся за месяц), ваш среднесуточный лимит и процент его использования (шаг 1).

С этой же страницы можно перейти непосредственно в панель управления хостинг-аккаунтом в ISPmanager, чтобы увидеть более детальные данные. Для этого нужно перейти в раздел «Статистика» (шаг 2)

Откроется панель управления ISPmanager. В меню, расположенном слева, выберите пункт Статистика (шаг 1) -> Системные ресурсы (шаг 2). Укажите период, за который вам необходимы данные (шаг 3) месяц, нажмите Ок.

В появившемся отчете суммируйте итоговые показатели «CPU системное время» и «CPU польз. время» и разделите на количество дней в отчетном периоде.

Если вы только запускаете сайт и у вас еще нет статистики, вы можете воспользоваться тестовым периодом или минимальным тарифом хостинга и спустя некоторое время работы подобрать наиболее подходящие параметры вашего тарифа с учетом CPU.

Читайте также: