La unidad de procesamiento central (CPU) es el procesador principal dentro de un sistema informático responsable de manejar el cálculo general y la ejecución de las instrucciones del programa informático. El rendimiento de una CPU afecta la velocidad de una computadora. Ya sea que tenga un servidor funcionando lentamente o desee solucionar problemas en una computadora personal lenta, un cuello de botella de CPU podría ser el culpable.
¿Qué es un cuello de botella de CPU?
Un cuello de botella de CPU ocurre cuando la CPU es el componente dentro de un sistema informático que limita su rendimiento general. Cuando otros componentes de un sistema informático pueden manejar las cargas de trabajo mejor que la CPU y no ve el rendimiento que espera, es posible que tenga un cuello de botella en la CPU. La CPU podría ser más antigua que los componentes más rápidos en la computadora, o los elementos ambientales como el calor o el flujo de aire podrían estar afectando el rendimiento de una CPU.
¿El uso del 100 % de CPU es lo mismo que un cuello de botella?
Un cuello de botella no es lo mismo que cuando una CPU alcanza la capacidad total. Los servidores ocupados que se ejecutan con la capacidad máxima de CPU pueden necesitar una actualización de CPU cuando manejan demasiado procesamiento. Por ejemplo, es posible que un servidor de base de datos ocupado no pueda manejar el uso excesivo si la CPU instalada no está hecha para cargas de trabajo pesadas. Un administrador que resuelve problemas en un servidor de base de datos lento puede ver que la CPU está al 100 % de su capacidad, lo que ralentiza el rendimiento. El rendimiento lento en un servidor que se ejecuta a plena capacidad de hardware puede ser la culpa de que todos los componentes (o algunos componentes) no puedan mantenerse al día con el procesamiento de datos.
Un cuello de botella de CPU no siempre introduce problemas de rendimiento. La computadora no funcionará al máximo rendimiento con una CPU más lenta, pero puede ser imperceptible con otros componentes rápidos instalados o cuando el servidor maneja pocas solicitudes simultáneas. Cuando una computadora sufre de un cuello de botella de CPU, puede parecer que aún funciona rápido, pero podría funcionar más rápido con configuraciones optimizadas adicionales. Para servidores costosos que alojan aplicaciones corporativas, comprar nuevo hardware es costoso, por lo que tradicionalmente es más rentable solucionar los cuellos de botella de CPU en lugar de agregar equipos para acelerar un servidor.
¿Qué causa un cuello de botella en la CPU?
Ciertas aplicaciones crean tareas intensivas en CPU. Otros pueden aprovechar la unidad de procesamiento de gráficos (GPU) de una tarjeta de video para descargar tareas de la CPU a la GPU. Por ejemplo, los servidores que manejan el aprendizaje automático y el análisis requieren recursos de CPU extensos. Un servidor que maneja tareas intensivas en CPU debe manejar solo estas tareas, y las aplicaciones para otras solicitudes comerciales deben instalarse en servidores separados para que varias tareas no “luchen” por los recursos de CPU. Tener una estrategia para las cargas de trabajo de servidores en un entorno optimizará el uso de CPU y evitará cuellos de botella.
Todos los equipos informáticos deben estar en una sala fresca con poca humedad. Las altas temperaturas ambientales afectan el rendimiento de la CPU. Los servidores con poco flujo de aire dentro de sus cajas o instalados en un armario donde el flujo de aire es mínimo podrían sufrir la degradación de la CPU basada en el calor.
Asegúrese de que sus servidores tengan suficiente memoria y almacenamiento. Los servidores con limitaciones de memoria deben descargar los datos de la aplicación a sus dispositivos de almacenamiento. Un servidor sobrecargado procesa las tareas de la aplicación y pasa la información del dispositivo de almacenamiento a la memoria y luego a la CPU. Un servidor optimizado carga la información de la aplicación en la memoria y la pasa según sea necesario a la CPU, que la devuelve a la memoria. El alto uso de memoria podría indicar que el servidor necesita memoria de acceso aleatorio (RAM) adicional.
Cuando los administradores instalan aplicaciones, a veces el proceso de instalación agrega procesos innecesarios para iniciar, lo que significa que estos procesos innecesarios se cargan cuando se reinicia el servidor. Cuantos más procesos se carguen al inicio, más recursos de CPU se necesitan para ejecutar estas aplicaciones en segundo plano. Elimine estos procesos en segundo plano si no son necesarios y no ofrecen beneficios a la funcionalidad del servidor. Además, tenga en cuenta que algunas aplicaciones ocultas que se ejecutan en segundo plano podrían ser malware, por lo que escanee el servidor utilizando software antivirus y antimalware.
¿Qué puede suceder después de un cuello de botella de CPU?
Además de la degradación del rendimiento, los cuellos de botella de CPU también pueden causar errores críticos en una computadora. Los errores críticos de los cuellos de botella de CPU pueden causar tiempo de inactividad para las aplicaciones alojadas en un servidor corporativo. Los administradores deben monitorear los servidores para detectar errores relacionados con fallas de hardware.
La mayor observación durante los cuellos de botella de CPU son los congelamientos y las fallas de computadoras. Cuando la CPU se sobrecarga o no puede mantenerse al día con las tareas, la computadora podría fallar. Las posibilidades de accidentes y tiempo de inactividad aumentan cuando la RAM y el espacio de almacenamiento también se agotan durante el procesamiento. A menos que los administradores tengan un software de monitoreo instalado en un servidor, las fallas son inesperadas o el servidor se reinicia sin previo aviso.
Cómo evitar un cuello de botella de CPU
Es posible que sea necesario actualizar el hardware cuando los servidores se bloquean debido a los cuellos de botella de la CPU. Los administradores pueden agregar fácilmente recursos de hardware a servidores alojados en la nube en el panel de administración del proveedor, pero los administradores en las instalaciones deben instalar físicamente una CPU en un servidor. Los servidores en las instalaciones deben estar apagados para instalar una nueva CPU, y debe hacerse con cuidado para evitar la electricidad estática. Los administradores deben conectarse a tierra cuando manejen CPU para evitar destruir el componente de la electricidad estática.
Un equilibrador de carga ayuda con los cuellos de botella de la CPU. Se necesitan varios servidores para equilibrar las cargas de trabajo cuando se equilibra la carga. El balanceador de carga determina las rutas para el tráfico que solicita servicios de aplicaciones en lugar de enviar todo el tráfico a un solo servidor. Con varios servidores detrás de un balanceador de carga, las cargas de trabajo se distribuyen en cada servidor según el uso y la disponibilidad de la CPU.
Los administradores responsables del tiempo de actividad del servidor siempre deben tener software de monitoreo instalado en un entorno de red para detectar cuellos de botella de CPU y picos altos en el uso de CPU. Ambos escenarios podrían indicar que un servidor está sobrecargado de solicitudes, o el malware podría estar agotando recursos. La degradación del rendimiento basada en el calor también podría ser un problema, y el software de monitoreo de servidores notifica a los administradores de las altas temperaturas de CPU.
Cómo realizar una prueba de cuello de botella de CPU
Hay varios verificadores de cuello de botella de código abierto que pueden ayudarlo a determinar si su computadora necesita una actualización de CPU o si el hardware debe optimizarse para un mejor rendimiento. Windows Task Manager monitorea el uso de CPU de forma nativa, y Linux tiene un paquete llamado sistema para revisar la actividad de la CPU. Incluso con aplicaciones nativas, los administradores pueden necesitar un mejor monitoreo y estadísticas para identificar un cuello de botella de CPU.
Algunos verificadores de cuellos de botella gratuitos y de código abierto incluyen:
Conclusiones
Los cuellos de botella de CPU pueden ser frustrantes, pero también es necesario optimizar un servidor para mantener las aplicaciones funcionando al máximo rendimiento. Supervise sus servidores para detectar cualquier problema de rendimiento para detener fallas críticas antes de que los cuellos de botella causen errores imprevistos en cualquier sistema. Si los cuellos de botella de la CPU persisten, considere actualizar el hardware del servidor para obtener un mejor rendimiento y estabilidad.
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