CPU 调度优化工具

简介

CPU调度优化工具是一套用于动态调整CPU频率的脚本和服务，旨在解决系统在高负载下长时间睿频导致的不稳定问题（如磁盘掉电等）。该工具通过监控系统负载，在持续高负载时自动降低CPU频率上限，以减少功耗和热量产生，提高系统稳定性。

工作原理

1. 定期监控CPU频率（默认每5秒检查一次）
2. 当检测到CPU频率持续高于设定阈值（默认80%）并持续一定时间（默认10秒）时，自动降低CPU频率上限（默认降低到75%）
3. 当系统负载降低并持续一定时间（默认60秒）时，自动恢复CPU频率上限
4. 同时监控系统IO负载，在高IO负载时也会触发相应的降频策略

CPU频率监控与调节

• 实时监控CPU最高频率百分比（相对于硬件最大频率）
• 当CPU频率超过设定阈值并持续一定时间时自动降频
• 当系统进入低频率状态并持续一定时间时自动恢复频率
• 更快地响应持续高频率情况，提升系统稳定性

系统健康检查

• 定期检查系统整体健康状况（默认每30秒检查一次）
• 监控系统负载和IO使用率，用于状态记录与告警
• 系统负载过高阈值：200%（相对于CPU核心数的负载）
• IO使用率过高阈值：95%
• 根据不同条件触发不同级别的降频措施：
  • 系统负载和IO使用率同时过高时，触发紧急降频措施（降频到40%）
  • 仅系统负载过高时，降频到60%
  • 仅IO使用率过高时，降频到70%
• 此检查用于识别系统异常状态并采取相应调控措施

IO负载监控

• 实时监控系统IO负载（使用iostat）
• 根据设备类型设置不同阈值：
  • SATA设备：
    • 4K随机读阈值：10 MB/s
    • 4K随机写阈值：8 MB/s
    • 使用率阈值：70%
  • NVMe设备：
    • 4K随机读阈值：40 MB/s
    • 4K随机写阈值：36 MB/s
    • 使用率阈值：85%
• 触发条件（任一满足即触发）：
  • 使用率超过阈值
  • 4K随机读写速度超过阈值
  • 持续时间达到设定值
• 降频策略：
  • 70-80% IO负载持续10秒 → 降频到75%
  • 80-90% IO负载持续5秒 → 降频到60%
  • 超过90% IO负载 → 立即降频到50%

日志管理

• 自动轮转日志文件（默认保留5个，每个最大5MB）
• 关键错误时记录完整系统状态（CPU、内存、IO）
• 准确区分不同监控机制的日志消息：
  • CPU频率监控相关消息使用"CPU频率"术语
  • 系统健康检查相关消息使用"系统负载"术语
  • 避免混淆不同监控机制

文件说明

• cpu_scheduler.sh: 主要的CPU调度优化脚本
• cpu-scheduler.service: systemd服务配置文件
• install_service.sh: 安装服务的脚本
• uninstall_service.sh: 卸载服务的脚本
• io_stress_test.sh: IO压力测试脚本
• README.md: 说明文档

更新日志

[2025-11-03]

1. 优化系统健康检查日志消息，准确区分CPU频率监控和系统负载监控
2. 修复CPU负载判断阈值，使用更合理的固定百分比而非与核心数相关的动态值
3. 更新文档说明，明确区分不同监控机制的职责和术语使用
4. 增强系统健康检查机制，使其在单一资源异常时也能触发相应降频措施
5. 修复代码中的标点符号问题，统一使用英文标点符号

[2025-10-30]

1. 修改CPU负载判断逻辑，使用任意CPU核心的负载代替平均负载
2. 优化单核高负载场景下的频率调控响应速度

[2025-10-14]

1. 新增IO负载监控功能
2. 优化日志轮转机制（自动保留最多5个日志文件，每个最大5MB）
3. 增强系统健康检查，在高IO负载时自动降频
4. 改进安装脚本，确保配置文件正确安装
5. 更新卸载脚本，完全清理所有相关文件

[2025-09-01]

• 初始版本发布

使用方法

获取帮助信息

# 查看完整帮助
sudo ./cpu_scheduler.sh --help

# 查看服务状态
sudo systemctl status cpu-scheduler.service

# 查看服务日志
sudo journalctl -u cpu-scheduler.service

动态调整服务参数

服务运行时可以通过以下命令动态调整参数（不会修改配置文件）：

# 调整多个参数
sudo systemctl reload cpu-scheduler.service interval=3 high=85 low=35 sustained-high=8 sustained-low=45

# 调整单个参数
sudo systemctl reload cpu-scheduler.service interval=2

# 查看当前参数设置
sudo journalctl -u cpu-scheduler.service | grep "当前参数"

直接运行脚本

# 以默认参数运行（需要root权限）
sudo ./cpu_scheduler.sh --help  # 先查看帮助
sudo ./cpu_scheduler.sh

# 自定义参数运行
sudo ./cpu_scheduler.sh -i 60 -h 75 -s 120 -r 10

# 服务运行时动态调整参数
sudo systemctl reload cpu-scheduler.service interval=3 high=85 low=35

参数详细说明

核心调节参数

• -i, --interval <秒>:

  • 检查CPU频率的时间间隔
  • 默认: 5秒
  • 建议范围: 1-10秒 (太短会增加系统负担，太长会降低响应速度)

• -h, --high-threshold <百分比>:

  • 触发降频的CPU频率阈值（相对于硬件最大频率）
  • 默认: 80%
  • 建议范围: 70-90% (根据系统散热能力调整)

• -l, --low-threshold <百分比>:

  • 触发升频的CPU频率阈值（相对于硬件最大频率）
  • 默认: 30%
  • 建议范围: 20-50% (低于高阈值至少20个百分点)

时间控制参数

• -s, --sustained <秒>:

  • CPU高频率持续时间阈值，超过此时长才触发降频
  • 默认: 10秒
  • 建议: 5-30秒 (避免短暂峰值误触发)

• --sustained-low <秒>:

  • CPU低频率持续时间阈值，超过此时长才触发升频
  • 默认: 60秒
  • 建议: 30-120秒 (保持降频效果足够时间)

频率调整参数

• -r, --reduction <百分比>:

  • 降频幅度(相对于最大频率)
  • 默认: 25%
  • 建议: 10-40% (过大降幅可能影响性能)

• -n, --increase <百分比>:

  • 升频幅度(相对于当前频率)
  • 默认: 25%
  • 建议: 10-30% (平稳恢复频率)

其他参数

• -f, --log-file <文件>:

  • 日志文件路径
  • 默认: /var/log/cpu-scheduler.log
  • 需要确保有写入权限

• MAX_LOG_SIZE_MB:

  • 最大日志文件大小(MB)
  • 默认: 5MB
  • 建议: 5-20MB (根据磁盘空间调整)

• MAX_LOG_FILES:

  • 保留的日志文件数量
  • 默认: 5个
  • 建议: 3-10个

安装为系统服务

# 安装为系统服务（开机自启）
sudo ./install_service.sh

# 启动服务
sudo systemctl start cpu-scheduler.service

# 查看服务状态
sudo systemctl status cpu-scheduler.service

# 停止服务
sudo systemctl stop cpu-scheduler.service

# 禁用服务（取消开机自启）
sudo systemctl disable cpu-scheduler.service

卸载服务

# 卸载服务及相关文件
sudo ./uninstall_service.sh

日志查看

# 查看服务日志
sudo journalctl -u cpu-scheduler.service

# 查看日志文件（如果使用脚本直接运行）
cat /var/log/cpu-scheduler.log

注意事项

1. 所有操作都需要root权限
2. 该工具仅适用于支持CPU频率调节的系统
3. 频率调整仅影响CPU的最大频率限制，不影响其他CPU调度策略
4. 服务安装后会将脚本复制到系统目录 /opt/ohmylinux/cpu-scheduler/中
5. 如果更新了脚本，需要重新运行安装脚本以使更改生效

故障排除

服务无法启动

检查日志以获取详细信息：

sudo journalctl -u cpu-scheduler.service

CPU频率未按预期调整

1. 确认系统支持CPU频率调节：

   ls /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/
   

2. 检查是否有其他程序正在控制CPU频率

负载检测不准确

可以手动检查系统负载：

uptime

下载

atomgit：cpu-scheduler

deepin论坛：cpu-scheduler.zip