A unidade de processamento central (CPU, Central Processing Unit) é o processador principal em um sistema de computador responsável por lidar com o cálculo geral e a execução das instruções do programa de computador. O desempenho de uma CPU afeta a velocidade de um computador. Não importa se você tem um servidor funcionando lentamente ou se deseja solucionar problemas em um computador pessoal lento, um gargalo na CPU pode ser o culpado.
O que é um gargalo de CPU?
Um gargalo da CPU ocorre quando a CPU é o componente dentro de um sistema de computador que limita seu desempenho geral. Quando outros componentes em um sistema de computador conseguem lidar com cargas de trabalho melhor do que a CPU e você não está vendo o desempenho esperado, pode haver um gargalo na CPU. A CPU pode ser mais antiga do que componentes mais rápidos no computador, ou elementos ambientais, como calor ou fluxo de ar, podem afetar o desempenho de uma CPU.
O uso 100% da CPU é o mesmo que um gargalo?
Um gargalo não é o mesmo que quando uma CPU atinge a capacidade total. Servidores ocupados executados na capacidade máxima da CPU podem precisar de um upgrade da CPU quando lidam com processamento excessivo. Por exemplo, um servidor de banco de dados ocupado pode não ser capaz de lidar com uso pesado se a CPU instalada não for feita para cargas de trabalho pesadas. Um administrador que soluciona problemas em um servidor de banco de dados lento pode ver que a CPU está com 100% da capacidade, o que reduz o desempenho. O desempenho lento em um servidor executado com capacidade total de hardware pode ser a falha de todos os componentes (ou alguns componentes) incapazes de acompanhar o processamento de dados.
Um gargalo de CPU nem sempre apresenta problemas de desempenho. O computador não funciona com desempenho máximo com uma CPU mais lenta, mas pode não ser notável com outros componentes rápidos instalados ou quando o servidor lida com poucas solicitações simultâneas. Quando um computador sofre de um gargalo de CPU, ele ainda parece ser executado rapidamente, mas pode ser executado mais rapidamente com configurações otimizadas adicionais. Para servidores caros que hospedam aplicativos corporativos, comprar novo hardware é caro, por isso é tradicionalmente mais econômico solucionar gargalos de CPU do que adicionar equipamentos para acelerar um servidor.
O que causa um gargalo de CPU?
Determinados aplicativos criam tarefas que exigem muita CPU. Outros podem aproveitar a unidade de processamento gráfico (GPU ) de uma placa de vídeo para descarregar tarefas da CPU para a GPU . Por exemplo, servidores que lidam com aprendizado de máquina e análise exigem recursos extensivos de CPU. Um servidor que lida com tarefas com uso intensivo de CPU deve lidar apenas com essas tarefas, e os aplicativos para outras solicitações de negócios devem ser instalados em servidores separados para que várias tarefas não “lutem” pelos recursos da CPU. Ter uma estratégia para cargas de trabalho de servidor em um ambiente otimizará o uso da CPU e evitará gargalos.
Todos os equipamentos de computação devem estar em uma sala fria com pouca umidade. Altas temperaturas ambientais afetam o desempenho da CPU. Servidores com pouco fluxo de ar em seus gabinetes ou instalados em um armário onde o fluxo de ar é mínimo podem sofrer degradação da CPU baseada em calor.
Certifique-se de que seus servidores tenham memória e armazenamento suficientes. Servidores com limitações de memória devem descarregar dados de aplicativos para seus dispositivos de armazenamento. Um servidor sobrecarregado processa tarefas de aplicativos e passa informações do dispositivo de armazenamento para a memória e, em seguida, de volta para a CPU. Um servidor otimizado carrega informações de aplicativos na memória e as transmite conforme necessário para a CPU, o que as transfere de volta para a memória. O alto uso de memória pode indicar que o servidor precisa de memória de acesso aleatório (RAM) adicional.
Quando os administradores instalam aplicativos, às vezes o processo de instalação adiciona processos desnecessários para iniciar, o que significa que esses processos desnecessários são carregados quando o servidor é reinicializado. Quanto mais processos forem carregados na inicialização, mais recursos de CPU serão necessários para executar esses aplicativos em segundo plano. Remova esses processos em segundo plano se forem desnecessários e não oferecerem benefícios à funcionalidade do servidor. Além disso, considere que alguns aplicativos ocultos executados em segundo plano podem ser malware, portanto, verifique o servidor usando software antivírus e antimalware.
O que pode acontecer após um gargalo de CPU?
Além da degradação do desempenho, os gargalos da CPU também podem causar erros críticos em um computador. Erros críticos de gargalos de CPU podem causar tempo de inatividade para aplicativos hospedados em um servidor corporativo. Os administradores devem monitorar os servidores quanto a erros relacionados à falha de hardware.
A maior observação durante os gargalos da CPU são os congelamentos e as falhas de computador. Quando a CPU sobrecarrega ou não consegue acompanhar as tarefas, o computador pode falhar. As chances de falhas e tempo de inatividade aumentam quando a RAM e o espaço de armazenamento também estão esgotados durante o processamento. A menos que os administradores tenham um software de monitoramento instalado em um servidor, as falhas são inesperadas ou o servidor reinicia sem aviso prévio.
Como evitar um gargalo de CPU
A atualização do hardware pode ser necessária quando os servidores falham devido a gargalos da CPU. Os administradores podem facilmente adicionar recursos de hardware aos servidores hospedados na nuvem no painel de administração do provedor, mas os administradores locais devem instalar fisicamente uma CPU em um servidor. Os servidores locais devem ser desligados para instalar uma nova CPU, e isso deve ser feito cuidadosamente para evitar eletricidade estática. Os administradores devem se aterrar ao lidar com CPUs para evitar destruir o componente da eletricidade estática.
Um balanceador de carga ajuda nos gargalos da CPU. Vários servidores são necessários para equilibrar cargas de trabalho durante o balanceamento de carga. O balanceador de carga determina rotas para tráfego solicitando serviços de aplicativos em vez de enviar todo o tráfego para um único servidor. Com vários servidores por trás de um balanceador de carga, as cargas de trabalho são distribuídas por cada servidor com base no uso e na disponibilidade da CPU.
Os administradores responsáveis pelo tempo de atividade do servidor devem sempre ter software de monitoramento instalado em um ambiente de rede para detectar gargalos de CPU e altos picos no uso da CPU. Ambos os cenários podem indicar que um servidor está sobrecarregado com solicitações, ou que um malware pode esgotar recursos. A degradação do desempenho baseada em calor também pode ser um problema, e o software de monitoramento de servidor notifica os administradores sobre altas temperaturas de CPU.
Como fazer um teste de gargalo de CPU
Há vários verificadores de gargalo de código aberto que podem ajudar você a determinar se seu computador precisa de um upgrade de CPU ou se o hardware deve ser otimizado para melhor desempenho. O Windows Task Manager monitora o uso da CPU nativamente, e o Linux tem um pacote chamado sysstat para revisar a atividade da CPU. Mesmo com aplicativos nativos, os administradores podem precisar de monitoramento e estatísticas melhores para identificar um gargalo na CPU.
Alguns verificadores de gargalo gratuitos e de código aberto incluem:
Conclusão
Os gargalos da CPU podem ser frustrantes, mas otimizar um servidor também é necessário para manter os aplicativos funcionando com desempenho máximo. Monitore seus servidores quanto a problemas de desempenho para interromper falhas críticas antes que gargalos causem erros imprevistos em qualquer sistema. Se os gargalos da CPU persistirem, considere atualizar o hardware do servidor para melhor desempenho e estabilidade.
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