获取 SMP 系统上单个 CPU 内核的平均负载

Question

Linux 中有一个 API 可以获取平均负载指标 - 系统调用 getloadavg()。

它获得 1、5 和 15 分钟的平均负载，但似乎是所有 CPU（所有 CPU 内核）的共同负载。但是如何从常规 C 文件中获取 SMP 系统上单个（特定）CPU 内核的平均负载？

Answer 1

要评估 Intel CPU 的平均核心负载，您可以阅读 IA32_TIME_STAMP_COUNTER 和 IA32_MPERF MSR。

伪代码：

for id in core_size
    read_msr(IA32_TIME_STAMP_COUNTER, TSC_1[id], id)
    read_msr(IA32_MPERF, MPERF_1[id], id)

do_work()

for id in core_size
    read_msr(IA32_TIME_STAMP_COUNTER, TSC_2[id], id)
    read_msr(IA32_MPERF, MPERF_2[id], id)
    tsc_d = TSC_2[id] - TSC_1[id]
    mperf_d = MPERF_2[id] - MPERF_1[id]
    if tsc_d < mperf_d
        print "core" id "load: 100.0"
    else
        print "core" id "load:" 100.0 - ((tsc_d - mperf_d) * 100.0 / tsc_d)

编辑 - 添加 C 代码（仅用于核心 0）：

// gcc avg_load.c -std=c11 -o avg
// gcc avg_load.c -std=c11 -lmsr -L$LIBMSR_PATH/lib/ -I$LIBMSR_PATH/include/ -DHAVE_MSR_CORE_H -o avg

#ifdef HAVE_MSR_CORE_H
    #include <msr_core.h>
#else
    #include <sys/types.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <stdint.h>
#endif
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

#ifndef IA32_MPERF
    #define IA32_MPERF              0xE7
#endif

#ifndef IA32_TIME_STAMP_COUNTER
    #define IA32_TIME_STAMP_COUNTER 0x10
#endif

static int read_msr(int cpuid, off_t MSR_REGISTER_address, uint64_t *MSR_REGISTER_bits)
{
#ifdef HAVE_MSR_CORE_H
    return read_msr_by_idx(cpuid, MSR_REGISTER_address, MSR_REGISTER_bits);
#else
    char msr_file_name[64];
    sprintf(msr_file_name, "/dev/cpu/%d/msr_safe", cpuid);
    int fd = open(msr_file_name, O_RDONLY);
    if (fd < 0)
    {
        fprintf(stderr, "read msr error [%d]\n", cpuid);
        return -1;
    }

    if (pread(fd, MSR_REGISTER_bits, sizeof MSR_REGISTER_bits, MSR_REGISTER_address) != sizeof MSR_REGISTER_bits)
    {
        fprintf(stderr, "read msr error [%d]\n", cpuid);
        return -1;
    }
    close(fd);
    return 0;
#endif
}

int main()
{
#ifdef HAVE_MSR_CORE_H
    init_msr();
#endif
    uint64_t mperf_start, mperf_stop;
    uint64_t tsc_start, tsc_stop;

    read_msr(0, IA32_MPERF, &mperf_start);
    read_msr(0, IA32_TIME_STAMP_COUNTER, &tsc_start);
    
    sleep(1);
    
    read_msr(0, IA32_MPERF, &mperf_stop);
    read_msr(0, IA32_TIME_STAMP_COUNTER, &tsc_stop);
    
    uint64_t tsc_d   = tsc_stop - tsc_start;
    uint64_t mperf_d = mperf_stop - mperf_start;
    if (tsc_d < mperf_d)
        printf ("core 0 load: 100.0\n");
    else
        printf ("core 0 load: %f %\n", 100.0 - ((tsc_d - mperf_d) * 100.0 / tsc_d));

#ifdef HAVE_MSR_CORE_H
    finalize_msr();
#endif
    return 0;
}

代码预计将msr_safe 与允许列表中的两个使用的 MSR 一起使用。否则重写代码以使用 sudo 权限从 /dev/cpu/msr 读取。

在没有其他依赖项的情况下工作，或者最好使用 libmsr，但随后需要使用 -DHAVE_MSR_CORE_H 标志进行编译。