Die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) ist der Hauptprozessor innerhalb eines Computersystems, das für die allgemeine Berechnung und Ausführung von Computerprogramm-Anweisungen verantwortlich ist. Die Performance einer CPU beeinflusst die Geschwindigkeit eines Computers. Unabhängig davon, ob ein Server langsam läuft oder ob Sie einen langsamen PC beheben möchten, könnte ein CPU-Engpass der Grund dafür sein.
Was ist ein CPU-Engpass?
Ein CPU-Engpass tritt auf, wenn die CPU die Komponente innerhalb eines Computersystems ist, die ihre Gesamtleistung einschränkt. Wenn andere Komponenten in einem Computersystem Workloads besser bewältigen können als die CPU und Sie nicht die erwartete Performance sehen, kann es zu einem CPU-Engpass kommen. Die CPU könnte älter sein als schnellere Komponenten im Computer, oder Umgebungselemente wie Wärme oder Luftstrom könnten die Leistung einer CPU beeinträchtigen.
Ist die 100-prozentige CPU-Nutzung die gleiche wie ein Engpass?
Ein Engpass ist nicht dasselbe, als wenn eine CPU die volle Kapazität erreicht. Ausgelastete Server, die mit maximaler CPU-Kapazität arbeiten, benötigen möglicherweise ein CPU-Upgrade, wenn sie zu viel verarbeiten. Beispielsweise kann ein belastbarer Datenbankserver möglicherweise keine hohe Auslastung bewältigen, wenn die installierte CPU nicht für hohe Workloads ausgelegt ist. Ein Administrator, der einen langsamen Datenbankserver behebt, kann feststellen, dass die CPU zu 100 % ausgelastet ist, was die Performance verlangsamt. Eine langsame Performance auf einem Server, der mit voller Hardware-Kapazität ausgeführt wird, kann der Fehler aller Komponenten (oder einiger Komponenten) sein, die mit der Datenverarbeitung nicht Schritt halten können.
Ein CPU-Engpass bringt nicht immer Performance-Probleme mit sich. Der Computer wird mit einer langsameren CPU nicht mit maximaler Leistung laufen, aber es könnte unbemerkt bleiben, wenn andere schnelle Komponenten installiert sind oder wenn der Server nur wenige gleichzeitige Anfragen verarbeitet. Wenn ein Computer unter einem CPU-Engpass leidet, scheint er möglicherweise immer noch schnell zu laufen, könnte aber mit zusätzlichen optimierten Konfigurationen schneller laufen. Bei teuren Servern, auf denen Unternehmensanwendungen gehostet werden, ist der Kauf neuer Hardware teuer, sodass es traditionell kostengünstiger ist, CPU-Engpässe zu beheben, anstatt Geräte hinzuzufügen, um einen Server zu beschleunigen.
Was verursacht einen CPU-Engpass?
Bestimmte Anwendungen erzeugen CPU-intensive Aufgaben. Andere können die Grafikverarbeitungseinheit (GPU) einer Videokarte nutzen, um Aufgaben von der CPU auf die GPU zu übertragen. Server, die maschinelles Lernen und Analysen verarbeiten, benötigen beispielsweise umfangreiche CPU-Ressourcen. Ein Server, der CPU-intensive Aufgaben abwickelt, sollte nur diese Aufgaben bewältigen, und Anwendungen für andere Geschäftsanfragen sollten auf separaten Servern installiert werden, damit mehrere Aufgaben nicht um CPU-Ressourcen „kämpfen“. Durch eine Strategie für Server-Workloads in einer Umgebung wird die CPU-Nutzung optimiert und Engpässe vermieden.
Alle Computerausrüstungen sollten sich in einem kühlen Raum mit geringer Luftfeuchtigkeit befinden. Hohe Umgebungstemperaturen beeinträchtigen die CPU-Performance. Server mit geringem Luftstrom in ihren Gehäusen oder in einem Schrank installiert, in dem der Luftstrom minimal ist, können unter einer wärmebasierten CPU-Verschlechterung leiden.
Stellen Sie sicher, dass Ihre Server über genügend Arbeits- und Storage-Speicher verfügen. Server mit Speicherbeschränkungen müssen Anwendungsdaten auf ihre Storage-Geräte übertragen. Ein überlasteter Server verarbeitet Anwendungsaufgaben und leitet Informationen vom Speichergerät an den Speicher und dann zurück an die CPU weiter. Ein optimierter Server lädt Anwendungsinformationen in den Speicher und leitet sie nach Bedarf an die CPU weiter, wodurch sie wieder in den Speicher zurückgeleitet werden. Hohe Speichernutzung könnte darauf hindeuten, dass der Server zusätzlichen RAM (Random Access Memory) benötigt.
Wenn Administratoren Anwendungen installieren, fügt der Installationsprozess manchmal unnötige Prozesse zum Starten hinzu, was bedeutet, dass diese unnötigen Prozesse beim Neustart des Servers geladen werden. Je mehr Prozesse beim Start geladen werden, desto mehr CPU-Ressourcen werden benötigt, um diese Anwendungen im Hintergrund auszuführen. Entfernen Sie diese Hintergrundprozesse, wenn sie unnötig sind und keine Vorteile für die Serverfunktionalität bieten. Beachten Sie auch, dass einige verborgene Anwendungen, die im Hintergrund ausgeführt werden, Malware sein können. Scannen Sie den Server also mit Antivirus- und Antimalware-Software.
Was kann nach einem CPU-Engpass passieren?
Neben der Verschlechterung der Performance können CPU-Engpässe auch kritische Fehler auf einem Computer verursachen. Kritische Fehler aufgrund von CPU-Engpässen können zu Ausfallzeiten für Anwendungen führen, die auf einem Unternehmensserver gehostet werden. Administratoren sollten Server auf Fehler im Zusammenhang mit Hardwareausfällen überwachen.
Die größte Beobachtung bei CPU-Engpässen sind Einfrieren und Computerabstürze. Wenn die CPU überlastet ist oder mit Aufgaben nicht Schritt halten kann, kann der Computer möglicherweise abstürzen. Die Wahrscheinlichkeit von Abstürzen und Ausfallzeiten erhöht sich, wenn RAM und Storage-Platz während der Verarbeitung ebenfalls ausgelastet sind. Sofern Administratoren keine Überwachungssoftware auf einem Server installiert haben, sind Abstürze unerwartet oder der Server wird ohne Vorankündigung neu gestartet.
So vermeiden Sie einen CPU-Engpass
Ein Upgrade der Hardware kann erforderlich sein, wenn Server aufgrund von CPU-Engpässen abstürzen. Administratoren können ganz einfach Hardware-Ressourcen zu Cloud-gehosteten Servern im Administrations-Dashboard des Anbieters hinzufügen, aber lokale Administratoren müssen eine CPU physisch auf einem Server installieren. Lokale Server müssen heruntergefahren werden, um eine neue CPU zu installieren, und dies muss sorgfältig geschehen, um statische Elektrizität zu vermeiden. Administratoren müssen sich beim Umgang mit CPUs erden, um zu vermeiden, dass die Komponente durch statische Elektrizität zerstört wird.
Ein Load Balancer hilft bei CPU-Engpässen. Mehrere Server sind erforderlich, um Workloads beim Lastausgleich auszugleichen. Der Load Balancer bestimmt Routen für den Datenverkehr, der Anwendungsservices anfordert, anstatt den gesamten Datenverkehr an einen einzigen Server zu senden. Da mehrere Server hinter einem Load Balancer stehen, werden Workloads auf jeden Server verteilt, basierend auf CPU-Nutzung und -Verfügbarkeit.
Administratoren, die für die Serververfügbarkeit verantwortlich sind, sollten immer Überwachungssoftware in einer Netzwerkumgebung installiert haben, um CPU-Engpässe und hohe Spitzen bei der CPU-Nutzung zu erkennen. Beide Szenarien könnten darauf hindeuten, dass ein Server mit Anforderungen überlastet ist, oder Malware könnte Ressourcen erschöpfen. Wärmebasierte Performance-Einbußen können ebenfalls ein Problem darstellen, und die Server-Überwachungssoftware benachrichtigt Administratoren über hohe CPU-Temperaturen.
So führen Sie einen CPU-Engpasstest durch
Es gibt mehrere Open-Source-Engpassprüfer, die Ihnen dabei helfen können, festzustellen, ob Ihr Computer ein CPU-Upgrade benötigt oder ob die Hardware für eine bessere Performance optimiert werden muss. Windows Task Manager überwacht die CPU-Nutzung nativ, und Linux verfügt über ein Paket namens Sysstat zur Überprüfung der CPU-Aktivität. Selbst bei nativen Anwendungen benötigen Administratoren möglicherweise eine bessere Überwachung und Statistiken, um einen CPU-Engpass zu erkennen.
Zu den kostenlosen und Open-Source-Engpass-Checkern gehören:
- Performance Counter Monitor von Intel für Intel-basierte PCs
- MSI-Afterburner zur Überwachung der Computer-Performance einschließlich CPU-Nutzung
- AMD uProf für AMD-basierte Systeme
Fazit
CPU-Engpässe können frustrierend sein, aber auch die Optimierung eines Servers ist notwendig, damit Anwendungen mit maximaler Performance laufen. Überwachen Sie Ihre Server auf Performance-Probleme, um kritische Abstürze zu stoppen, bevor Engpässe zu unvorhergesehenen Fehlern auf allen Systemen führen. Wenn CPU-Engpässe weiterhin bestehen, sollten Sie in Betracht ziehen, die Serverhardware aufzurüsten, um eine bessere Performance und Stabilität zu erzielen.
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