¿Qué es un cuello de botella de CPU?

La unidad de procesamiento central (CPU) es el procesador principal de un sistema informático responsable de gestionar el cálculo general y la ejecución de las instrucciones del programa informático. El rendimiento de una CPU afecta a la velocidad de un ordenador. Tanto si tiene un servidor que funciona lentamente como si quiere resolver problemas de un ordenador personal lento, un cuello de botella de CPU puede ser el culpable. 

¿Qué es un cuello de botella de CPU?

Un cuello de botella de CPU se produce cuando la CPU es el componente 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 puede ser más antigua que los componentes más rápidos del ordenador o elementos ambientales como el calor o el flujo de aire pueden estar afectando al rendimiento de una CPU.

¿El uso 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 máxima. Los servidores ocupados que se ejecutan con la capacidad máxima de la CPU pueden necesitar una actualización de la CPU cuando manejan demasiado procesamiento. Por ejemplo, un servidor de base de datos ocupado puede no ser capaz de manejar un uso intensivo si la CPU instalada no está pensada para cargas de trabajo pesadas. Un administrador que resuelve problemas de un servidor de base de datos lento puede ver que la CPU está al 100% de su capacidad, lo que ralentiza el rendimiento. Un rendimiento lento en un servidor que se ejecuta a plena capacidad de hardware puede ser culpa de todos los componentes (o de algunos componentes) que no pueden seguir el ritmo del procesamiento de datos.

Un cuello de botella en la CPU no siempre introduce problemas de rendimiento. El ordenador no funcionará con el máximo rendimiento con una CPU más lenta, pero puede ser inadvertido con otros componentes rápidos instalados o cuando el servidor gestiona pocas solicitudes simultáneas. Cuando un ordenador sufre de cuellos de botella en la CPU, puede parecer que sigue funcionando rápidamente, pero puede funcionar más rápidamente con configuraciones optimizadas adicionales. Para los servidores caros que alojan aplicaciones corporativas, la compra de nuevo hardware es cara, por lo que tradicionalmente es más rentable resolver los cuellos de botella de la CPU en lugar de añadir equipos para acelerar un servidor.

¿Qué causa un cuello de botella en la CPU?

Ciertas aplicaciones crean tareas intensivas en CPU. Otros pueden utilizar la unidad de procesamiento de gráficos (GPU) de una tarjeta de vídeo para descargar tareas de la CPU a la GPU. Por ejemplo, los servidores que manejan el aprendizaje automático y los análisis necesitan unos recursos de CPU extensos. Un servidor que gestione tareas intensivas en CPU debe manejar solo estas tareas y las aplicaciones para otras solicitudes empresariales deben instalarse en servidores separados para que varias tareas no “luchen” por los recursos de la CPU. Tener una estrategia para las cargas de trabajo de servidor en un entorno optimizará el uso de la CPU y evitará cuellos de botella.

Todos los equipos informáticos deben estar en una sala fría con poca humedad. Las altas temperaturas ambientales afectan al rendimiento de la CPU. Los servidores con poco flujo de aire dentro de sus carcasas o instalados en un armario donde el flujo de aire es mínimo pueden sufrir una degradación de la CPU basada en el calor. 

Asegúrese de que sus servidores tienen suficiente memoria y almacenamiento. Los servidores con limitaciones de memoria deben descargar los datos de las aplicaciones en sus dispositivos de almacenamiento. Un servidor sobrecargado procesa las tareas de la aplicación y transfiere la información del dispositivo de almacenamiento a la memoria y luego la devuelve a la CPU. Un servidor optimizado carga la información de la aplicación en la memoria y la transmite según sea necesario a la CPU, que la devuelve a la memoria. Un uso elevado de la memoria podría indicar que el servidor necesita una memoria de acceso aleatorio (RAM) adicional.

Cuando los administradores instalan aplicaciones, a veces el proceso de instalación añade procesos innecesarios para arrancar, lo que significa que estos procesos innecesarios se cargan cuando el servidor se reinicia. 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 ninguna ventaja a la funcionalidad del servidor. Además, tenga en cuenta que algunas aplicaciones ocultas que se ejecutan en segundo plano pueden ser malware, así que escanee el servidor usando software antivirus y antimalware.

¿Qué puede pasar después de un cuello de botella en la CPU?

Además de la degradación del rendimiento, los cuellos de botella de la CPU también pueden causar errores críticos en un ordenador. Los errores críticos causados por los cuellos de botella de la CPU pueden provocar tiempos de inactividad en las aplicaciones alojadas en un servidor corporativo. Los administradores deben supervisar los servidores en busca de errores relacionados con fallos de hardware.

La mayor observación durante los cuellos de botella de la CPU son los bloqueos y los fallos informáticos. Cuando la CPU se sobrecarga o no puede seguir el ritmo de las tareas, el ordenador podría fallar. Las posibilidades de que se produzcan choques y tiempos de inactividad aumentan cuando la RAM y el espacio de almacenamiento también se agotan durante el procesamiento. A menos que los administradores tengan instalado software de supervisión en un servidor, los fallos son inesperados o el servidor se reinicia sin previo aviso.

Cómo prevenir un cuello de botella en la CPU

La actualización del hardware puede ser necesaria cuando los servidores se bloquean debido a los cuellos de botella de la CPU. Los administradores pueden añadir fácilmente recursos de hardware a los servidores alojados en la nube en el panel de administración del proveedor, pero los administradores locales deben instalar físicamente una CPU en un servidor. Los servidores locales 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 manipulen las 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 aplicación en lugar de enviar todo el tráfico a un único servidor. Con varios servidores detrás de un balanceador de carga, las cargas de trabajo se distribuyen en cada servidor en función del uso y la disponibilidad de la CPU.

Los administradores responsables del tiempo de actividad del servidor siempre deben tener instalado software de supervisión en un entorno de red para detectar cuellos de botella en la CPU y picos altos en el uso de la CPU. Ambos escenarios pueden indicar que un servidor está sobrecargado de solicitudes o que el malware puede estar agotando recursos. La degradación del rendimiento basada en el calor también puede ser un problema y el software de supervisión del servidor notifica a los administradores las altas temperaturas de la CPU.

Cómo realizar una prueba de cuello de botella de CPU

Hay varios verificadores de cuellos de botella de código abierto que pueden ayudarle a determinar si su ordenador necesita una actualización de CPU o si el hardware debe optimizarse para mejorar el rendimiento. Windows Task Manager supervisa el uso de la CPU de manera nativa y Linux tiene un paquete llamado sysstat para revisar la actividad de la CPU. Incluso con las aplicaciones nativas, los administradores pueden necesitar una mejor supervisión y estadísticas para identificar un cuello de botella en la CPU.

Algunos de los verificadores de cuellos de botella gratuitos y de código abierto son:

• Monitor de contador de rendimiento de Intel para PC basados en Intel
• MSI Afterburner para supervisar el rendimiento del ordenador, incluido el uso de la CPU
• AMD uProf para sistemas basados en AMD

Conclusión

Los cuellos de botella de la CPU pueden ser frustrantes, pero también es necesario optimizar un servidor para mantener las aplicaciones en funcionamiento con el máximo rendimiento. Supervise sus servidores en busca de cualquier problema de rendimiento para detener los choques críticos antes de que los cuellos de botella causen errores imprevistos en cualquier sistema. Si los cuellos de botella de la CPU persisten, plantéese actualizar el hardware del servidor para mejorar el rendimiento y la estabilidad. 

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