CPU стресс-тест в Linux, как нагрузить все ядра микропроцессора

Иногда возникает необходимость выполнить частичную или полную загрузку микропроцессора на персональном компьютере или сервере. Это может понадобиться для стресс-тест системы, для проверки стабильности работы, оценки эффективности системы охлаждения и измерения потребляемой компьютером или сервером мощности под нагрузкой.

В статье приведены конструкции из простых и всегда доступных консольных команд в GNU Linux, которыми можно нагрузить одно или все ядра процессора. Также рассмотрим компактный но очень мощный пакет для стресс-тестов под Линукс, который можно установить одной командой. Все подробно и с примерами!

Содержание:

• Утилизация мощности двух ядер CPU (40%+70%)
• Наблюдаем за нагрузкой отдельных ядер CPU
• Утилизация 100% мощности одного или нескольких ядер CPU
• Другие связки из простых команд для загрузки ЦПУ
• Грузим процессор на 100% используя pbzip2
• Stress - пакет комплексных нагрузочных тестов ПК
• В заключение

Утилизация мощности двух ядер CPU (40%+70%)

Опытный пользователь операционной системы (ОС) GNU Linux не раз сталкивался со случаями когда простая команда с небольшой ошибкой могла загрузить микропроцессор под самую завязку. Этим мы и воспользуемся, только у нас будет все продумано и с конкретной целью.

Сперва рассмотри достаточно интересную связку из двух отдельных команд, соединенных через конвейер (символ "|", перенаправление ввода-вывода).

dd if=/dev/urandom | bzip2 -9 > /dev/null

Ее суть: читаем случайные данные из файла "/dev/urandom" используя утилитку 'dd', через конвейер "|" перебрасываем эти считанные данные программе-архиватору "bzip2", указываем максимальный уровень сжатия (9) и выводим данный в "черную дыру", то есть в никуда - для этого есть специальный файл "/dev/null".

Таким образом, пока команда запущена (прервать ее можно нажав CTRL+C), архиватор будет сжимать непрерывный поток случайных данных и пересылать результат в вечно пустой файл. На физические диски и файловые системы ничего не пишется, а процессору есть немало работы.

Данная связка из команд загрузит два ядра CPU (Central Processor Unit) таким образом:

• "dd if/dev/urandom" - загрузит одно ядро примерно на 40%;
• "bzip2 -9" - загрузит второе ядро примерно на 70%.

Для чтобы загрузить дополнительные ядра микропроцессора нужно открыть дополнительные окна терминала и запустить несколько клонов данной команды.

Наблюдаем за нагрузкой отдельных ядер CPU

Для удобного наблюдения за нагрузкой на каждое из ядер микропроцессора можно использовать программу "System Monitor", которая входит в состав рабочего окружения KDE. Программа с похожим функционалом и таким же названием есть и в среде GNOME.

Рис. 1. Мониторим загрузку двух ядер CPU в GNU Linux используя System Monitor из KDE.

На рисунке результат загрузки двух ядер связкой из двух команд которая были рассмотрена выше. Одно ядро - оранжевй график (70%), другое ядро - желтый график (40%).

С такой же задачей, только в консоли, отлично справляется утилита "htop", которая должна быть знакома почти каждому системному администратору. Если у вас она не установлена то исправить ситуацию можно командой:

sudo apt-get install htop

Для запуска этого консольного монитора ресурсов используем одноименную команду:

htop

Ниже приведен пример работы этого консольного монитора ресурсов, загружены два ядра все той же связкой из команд dd и bzip2.

Рис. 2. Мониторинг нагрузки двух ядер CPU в GNU Linux используя HTOP.

Что же означают в HTOP красные и зеленые отметки в прогресс-барах для ядер CPU? - все проще простого:

• зеленый цвет - количество ресурсов процессора, выделенные под процессы с нормальным приоритетом;
• красный цвет - ресурсы CPU, выделяемые процессам с приоритетом ядра.

О том как узнать частоту установленного микропроцессора(ров), режимы работы ядер и другую полезную информацию я писал в одной их предыдущих статей о CPU в GNU Linux.

 Утилизация 100% мощности одного или нескольких ядер CPU

Для этой цели можно использовать команды, которые обрабатывают непрерывный поток данных на очень высокой скорости, без периодических колебаний нагрузки как в случае с bzip.

Скажем микропроцессору "yes"...только очень много раз!

yes > /dev/null

С виду простая и безобидная команда, а нагрузит она одно ядро CPU примерно на 100% и без скачков. Суть этой конструкции проста: выводим слово "yes" бесконечное количество раз и перенаправляем вывод в "черную дыру" - /dev/null.

Рис. 3. Нагружаем одно ядро CPU на 100% командой yes в GNU Linux.

Другие связки из простых команд для загрузки ЦПУ

Пример с командой "yes" - это наиболее простой и доступный способ нагрузить одно или несколько ядер центрального процессора.

Кроме того, можно поэкспериментировать и с другими командами и программами, которые по умолчанию доступны почти в каждом дистрибутиве GNU Linux.

Суть построения подобных связок из команд следующая:

1. Что-то откуда-то беспрерывно считываем и перенаправляем в /dev/null;
2. Выполняем бесконечный анализ данных какой-то программой или утилитой.

Следующая связка позволяет загрузить одно ядро под самый потолок:

cat /dev/zero > /dev/null

Рис. 4. Нагружаем одно ядро CPU по максимуму на 100% командой cat в GNU Linux.

Суть команды: при помощи команды "cat" выполняем вывод бесконечного потока дынных из псевдо-устройства "/dev/zero" (генерирует нули, 000) в пустоту "/dev/null";

Как видим процесс у нас выполняется с высоким приоритетом (приоритет ядра ОС) и требует для выполнения всю вычислительную мощность одного процессорного ядра.

Для считывания данных из файла псевдо-устройства можно использовать программу "dd".

dd if=/dev/urandom of=/dev/null

Суть команды: с помощью программы "dd" (if - input file, of - output file) читаем поток случайных данных из /dev/urandom и отправляем их в "никуда" - /dev/null.

Результат мониторинга загрузки ядер в HTOP получим такой же как и на рисунке 4.

А теперь загрузим процессор подсчетом контрольной суммы бесконечного файла с нулями:

sha1sum /dev/zero

В htop мы сможем видеть то же то и на рисунке 3, правда плотность загрузки будет более стабильной.

Грузим CPU просчитывая MD5-сумму бесконечного потока случайных данных:

md5sum /dev/urandom

График загрузки будет идентичен тому что на рисунке 4, микропроцессор загружен процессом, который работает на уровне ядра ОС, очень высокий приоритет.

Грузим процессор на 100% используя pbzip2

В начале статьи был представлен пример с bzip2, которая поотдельности может нагрузит одно ядро микропроцессора. Существует также мультипоточная реализация данного архиватора - pbzip2.

Установить pbzip2 можно командой:

apt-get install pbzip2

Для нагрузки всех доступных ресурсов процессора достаточно запустить следующую команду:

cat /dev/zero | pbzip2 -c > /dev/null

Вместо источника потока "/dev/zero" можно использовать "/dev/urandom" или же собрать еще более простую конструкцию:

yes | pbzip2 -c > /dev/null

Stress - пакет комплексных нагрузочных тестов ПК

О применении утилиты "stress" в GNU Linux я уже писал в статье о самостоятельном ремонте ПК. Там она использовалась в связке с другими программами для получения такого себе нагрузочного стресс-набора на подобии AIDA64 под Windows.

Этой программой можно нагрузить сразу все доступные ядра CPU или же указать конкретно сколько ядер должны трудиться в поте лица. Для установки пакета 'stress' достаточно выполнить команду:

sudo apt-get install stress

Итак, запускаем программу с указанием загрузить 4 ядра микропроцессора:

stress --cpu 4

Результаты производительности приведены ниже.

Рис. 5. Нагружаем все ядра CPU по максимуму на 100% командой stress в GNU Linux.

Рис. 6. Смотрим результат работы программы stress в htop.

В заключение

Как видим, нагрузить отдельное ядро процессора или же несколько ядер даже без установки специального программного обеспечения в GNU Linux - задача вполне реальная. Каждый может выбрать себе связку команд, которую легко запомнить и использовать. К тому же, строить подобные связки зная принцип их работы можно самостоятельно буквально на лету.

Но все же, установив небольшой программный пакет "stress" можно решить задачу комплексно и с дополнительными возможностями. Еще для нагрузки и тестов Linux системы можно использовать мощный комбайн "phoronix-test-suite", который придется ставить отдельно (в репозитории Debian его нет), но это уже другая история...