Bellek (RAM) Kullanımını Analiz Etmek

Raspberry Pi gibi donanım kaynakları sınırlı bilgisayarlarda RAM kullanımı önem kazanmaktadır. Raspberry Pi’ın, dolayısıyla Linux’un belleği nasıl organize ettiğini ve kullandığını bilmek sistemin başarım durumunu değerlendirirken yardımcı olabilir. Belleğin kısa sürede dolması ve boş yer kalmaması hatalı bir programın bellek sızıntısından (memory leak) ya da yanlış yapılandırılmış bir işletim sistemi servisinden kaynaklanıyor olabilir. Özellikle kararlılığı yeterince uzun süre sınanmamış program ve paketler belleği hoyratça kullanarak sistemin genel başarımının düşmesine neden olabilir. Bu durum genellikle kaynak koddan yüklenen veya resmi paket deposu dışındaki depolardan kurulum yapıldığında gerçekleşir. Bu kısımda belleğin bir bilgisayar sistemindeki görevi ve organizasyonel yapısı hakkında temel bilgiler verilecek ve Raspberry Pi sisteminde bellek kullanımının nasıl takip edilebileceği hakkında bilgiler verilecektir.

1.1.1           Belleğin (RAM) kullanım amacı

Tüm bilgisayarlar CPU, RAM (ana bellek) ve sabit disk donanımlarına sahiptir. CPU programların içerdiği komutları çalıştırarak programın tasarlandığı amacı getirir. Sabit diskte ise programların veri dosyaları kayıtlıdır. Programları oluşturan komutlar, sırasıyla bu disk dosyasından okunarak CPU’ya gönderilir ve çalıştırılır. Peki bu çalışma sisteminde RAM’in, yani belleğin yeri nerededir?

İlk üretilen bilgisayarlar (1960’lı yıllarda) RAM’e ihtiyaç duymadan programın komut ve verilerini doğrudan depolama ortamından okuyarak çalışmaktaydılar. Lakin yarı iletken ve elektronik teknolojisi bilgisayarların hızını artıracak şekilde gelişirken, sabit disk teknolojisi aynı oranda gelişemedi. Sabit disklerin aynı oranda gelişememesinin nedeni depolama alanı miktarının artması ve üretimin düşük maliyetli teknolojilere yönelmesi olarak açıklanabilir.  CPU ihtiyaç duyduğu çok yüksek veri trafiğini aynı hızda karşılayamayan sabit disklerin yerine RAM’den karşılayabileceği bir tasarım modeline geçildi.

Bu modelde CPU’nun ihtiyaç duyduğu yüksek hız için veriler sabit diskten okunarak RAM’e depolanmakta buradan da CPU’nun kullanımına sunulmaktadır. Böylece önceki modelde sabit diskten kaynaklanan veri erişim darboğazı büyük oranda aşılarak, geçici ve uçucu bir kayıt ortamı olan RAM’in kullanımı zorunlu olmuştur.

Durumu Raspberry Pi açısından değerlendirirsek; Raspberry Pi’ın diski olan SD kartın erişim hızı 10MB’lar civarındayken, RAM’inin erişim hızı ise 300MB’lar civarındandır. Buna karşılık CPU’nun veri işleme hızı ise RAM’den çok daha fazladır.

Temel bilgisayar mimarisi açısından tekrar etmek gerekirse; programları oluşturan komutlar CPU tarafından çalıştırılmaya başlanmadan önce disk ortamından okunarak RAM’e kopyalanır (bu sırada sabit diskin okuma gösterge ışığının yoğun şekilde yanıp söndüğünü fark edebilirsiniz) ve buradan CPU’ya aktarılarak çalıştırılır. Aynı anda çalıştırabileceğiniz program sayısı ve her bir programın büyüklüğü RAM’in kapasitesi ile doğru orantılıdır. RAM aynı zamanda sık kullanılan verilerin hızlı erişim için önbelleklendiği bir ortamdır.

1.1.2           Bellek işletim sistemi tarafından nasıl kullanılır

RAM’in var olma amacını açıkladıktan sonra RAM’in sistem tarafından etkin şekilde kullanılıp kullanılmadığını daha rahat analiz edebiliriz. Linux’da kullanılan RAM miktarı hakkında bilgi almak için kullanılan en temel komut free’dir. Aşağıdaki komutu çalıştırmayı deneyin:

Bazen Linux’un boş bellek miktarını incelerken çok az bellek kaldığını görüp paniğe kapılabilirsiniz. Örneğin 1GB bellekli Raspberry Pi bilgisayarında yukarıdaki  gibi free komutunu çalıştırdığınız da sadece 68MB boş bellek kaldığını görebilirsiniz fakat bu sizi yanıltmasın, aslında düşündüğünüzden daha çok boş bellek vardır. Diğer taraftan gördüğünüz bu düşük değer tahmin ettiğinizin aksine iyi başarım sonuçlarına da yol açabilir.

Linux gibi modern işletim sistemleri başarım için her zaman belleğin tamamını kullanma eğilimindedirler. Verilerin ana kayıt ortamı olan disk (SD kart) ortamı okuma ve yazma hızı bakımında RAM belleğe göre çok daha düşük bir hıza sahip olduğundan işlemci ile CPU arasındaki veri alışverişinde RAM bir ara tampon oluşturarak CPU’nun ihtiyaç duyduğu veriyi yüksek hızda sağlama görevini yerine getirir. Bu açıdan, CPU’nin talep edeceği verinin RAM’de önceden hazır bulundurulması sistem başarımını çok olumlu yönde etkiler. Aksi olsaydı veri dolaşımında en büyük dar boğazı oluşturan disk; CPU’nun yüksek hızına cevap veremeyecek ve sistemin genel performansı aşırı derecede düşecekti. Diskte bulunan bir veriye erişmek RAM’dekine erişmekten çok daha yavaştır (30 kat kadar). Belirttiğim gibi, Linux veri okuma hızını en yüksek düzeyde tutmak için RAM deki tüm boş alanı ihtiyaç duyulan/duyulabilecek verileri önbelleklemek için kullanır.

Başka bir ifadeyle; belleğin önemli bir kısmı çalışan programların ihtiyaç duyması olası birçok veriyi hazırda tutmak için kullanılır. Peki, bir program boş (free) RAM’den daha fazla bir alana ihtiyaç duyduğunda ne olur? Bu durumda Linux çekirdeği özgün bir karar mekanizması işleterek RAM’den boşaltılacak önbelleklenmiş veriyi tespit eder ve ihtiyaç kadar bellek alanını boşa çıkartır (memory release). Böylece ilgili programın ihtiyaç duyduğu bellek için yer açılmış olur.

Genel olarak yukarıdaki free çıktısında yer alan available değeri; free(68MB),shared(23) ve buf/cache(574MB)’in büyük kısmının toplamına karşılık gelen bir değerdir ve ihtiyaç olduğunda boşaltılacak bellek alanı olarak düşünülebilir. Eğer çıktıda free alanında bir değer görüyorsanız Raspberry Pi bilgisayarının bellek yokluğundan kaynaklanan bir sorunu olmadığı yorumu yapılabilir.

Eğer free alanında 0 değerini görüyorsanız bu serfer free çıktısındaki swap satırına odaklanmanız gerekir. swap yani takas alanı değerleri, fiziksel bellekte (RAM) hiç yer kalmadığında diskin (SD kart) RAM gibi kullanıldığını ifade eder. SD kartın RAM gibi kullanılması durumunda aradaki 30 katlık erişim hızı farkından dolayı sistem çok büyük bir başarım sorunu yaşar ve sistemin aşırı yavaşladığını rahatlıkla fark edebilirsiniz. Bu durumda hangi işlemin (process) RAM’i ne kadar kullandığını incelemek gerekir. Bu incelemeyi yapmak için htop ve top araçları oldukça kullanışlıdır.

1.1.3           İşletim sisteminin bellek organizasyonu

Fiziksel bellek veriyi oluşturan bit’lerin her birinin bir bellek hücresinde saklandığı geçici bir depolama ortamıdır. Örneğin 1GB’lık bir bellekte ham olarak 8.589.934.592 (8x1024x1024x1024) adet bellek hücresi yer alır. İşletim sistemi bu belleği etkin şekilde yönetebilmek için birçok mantıksal bölüme ayırarak kullanır.

Linux işletim sisteminde belleğin mantıksal olarak ayrıldığı bölümler ve bu bölümlerin anlık kullanımı, detaylı olarak /proc/meminfo dosyasından takip edilebilir. Bu dosyanın içeriği işletim sisteminin fiziksel belleği nasıl kullandığı hakkında detaylı bilgiler sunar ve bu bilgiler olası sorunların çözümü için yol gösterici olabilir.

meminfo çıktısı sistemin sahip olduğu toplam bellek miktarı (MemTotal) yanında anlık tampon (Buffers) ve önbellek (Cached) miktarlarını ayrı ayrı görmek açısından da faydalıdır. Anlık değerler, sistemin yazılımsal başarımını değerlendirmek açısından kullanışlıdır. Bu dosyadaki bazı önemli alanlar şunlardır:

Linux gerekli olduğunda programlar için ihtiyaç duyulan RAM’i, Buffers ve Cached için ayrılan bellek miktarınız azaltarak sağlar. Diğer taraftan Cached’ın azalması programlar için performans düşüşüne de yol açabilir. cached olarak kullanılan belleği azaltmak için sync aracı kullanılabilir. sync aracı diske yazılmak üzere önbelleklenmiş (cached) verileri diske yazmak için zorlar. Bu komutun kullanımının ardından cached değerinin bir miktar azaldığını görebilirsiniz.

1.1.4           Swap boyutunu arttırmak

Bazen aşırı yavaşlığı göze alarak swap kullanımını artırmanız gerekebilir. Eğer bir Linux bilgisayarının RAM belleğinin ardından swap’i de dolmaya başlarsa, müthiş Linux çekirdeği işletim sistemi açısından kullanışlı verileri RAM’de tutmak için olağanüstü bir çaba gösterir fakat bu durum yeterince uzun sürerse de Linux kilitlenir. Sistemin kilitlenmesi demek hiçbir işleme cevap vermemesi anlamına gelir ki bu durumdan kurtulmanın tek yolu sistemi yeniden başlatmaktır. Bu başlıkta, yüksek RAM bellek ihtiyacı olan Raspbery Pi uygulamaları için (özellikle Raspberry Pi Zero üzerinde çalışan uygulamalar için) swap alanının boyutunun nasıl arttırılacağına bakacağız. Rasbian birçok Linux dağıtımının aksine swap alanı için bağımsız bir disk bölümü kullanmaz, bunun yerine /var/swap adlı dosyadan faydalanır.

swapon, -s seçeneği ile çalıştırıldığında swap’in durumu listelenir. Çıktıda swap dosyasının konumu (/var/swap), türü (dosya/disk bölümü), boyutu, kullanım miktarı ve swap kullanım önceliğini görüntülenmektedir. Bir Linux sisteminde farklı konumlarda birden fazla swap alanı yer alabilir ve bu öncelik değeri ilk hangisinin kullanılacağını belirler.

Swap alanının miktarını artırmak için /etc/dphys-swapfile yapılandırma dosyası kullanılır. Dosyayı nano editörü ile açtıktan sonra CONF_SWAPSIZE seçeneğine MB cinsinden swap miktarını tanımlayabilirsiniz.

Tanımlamayı yaptıktan sonra sırasıyla aşağıdaki gibi setup ve swapon seçeneklerini çalıştırarak yeni swap boyutunu geçerli olmasını sağlayabilirsiniz..

1.1.5           İşlemci (CPU) Kullanımını Analiz Etmek

Raspberry Pi sahip olduğu merkezi işlemci (CPU) ve grafik işlemcisi genel amaçlı kullanımlar için son derece uygundur. Sahip olduğu işlemci gücü ile ofis amaçlı kullanım ihtiyaçlarını fazlasıyla yerine getirebilir. Raspberry Pi bilgisayarı ufak boyutları ve düşük enerji sarfiyatı sayesinde gömülü sistemlerde ve hobi projelerinde kontrol amaçlı kullanılabilir. Ofis amaçlı bir masaüstü bilgisayarı olarak da kullanılabilir ancak bir masaüstü bilgisayarı alternatifi olmadığını da unutmamak gerekir. Birçok avantajının yanında Raspberry Pi’ın işlem gücü özellikle birçok masaüstü mikrobilgisayar sistemine göre çok zayıf kalır. Aşağıda her bir çekirdeği 1.2GHz hızında çalışan 4 çekirdekli 64bit’lik veriyoluna sahip bir bilgisayar olan Raspberry Pi 3’ün sabit bir aritmetik algoritmayı hesaplama süresinin bazı mikroişlemciler ile olan karşılaştırmasını görebilirsiniz.

Sistem	İşlemci	Çekirdek  (uname -a)	Üretim Yılı	Süre (sn)
Raspberry Pi3	Broadcom BCM2837 (Arm Cortex A53)	Linux raspberrypi  armv7 GNU/Linux	2016	804
Masaüstü	AMD Athlon 64 3200+	FreeBSD 10.2-RELEASE-p24	2007	117
Mac Mini	Intel Core i5 2.6 GHz	Darwin Kernel Version 16.1.0	2014	8.8
Masaüstü	Intel Core i7 8700K 3.2GHz	FreeBSD 10.2-RELEASE-p24	2017	1.01

Yukarıdaki karşılaştırma tablosu sysbench aracının aşağıdaki seçenekler ile çalıştırılması sonucunda elde edilmiştir. sysbench aracı ile ilgili detaylı bilgiyi kitabın “Sysbench ile Raspberry Pi’ın Performansını Ölçmek” adlı başlığında bulabilirsiniz:

Görüldüğü gibi Raspberry Pi 3 işlemcisi 2007 yılında üretilen AMD Athlon 3200+ işlemcisinden 7 kat yavaş, 2016 yılında üretilen bir işlemci olan Core i7 7400’den ise yaklaşık 800 kat yavaş kalmıştır. Daha da önemlisi; Core i7, 95 watt elektrik tüketirken harici bir soğutucuya ihtiyaç duymuş, Raspberry Pi 3’ün işlemcisi ise harici soğutucu kullanmadan 2 watt elektrik tüketmiştir. Görülebileceği gibi; Linux’un gücü yanında düşük güç tüketimi ve modülarite gerektiren her türlü uygulamada Raspberry Pi kullanılabilir, fakat çalışan işlemlerin (process) bellek ve işlemci kullanımının iyi optimize edilmesi ve sistem kararlı çalıştığını kanıtlayana kadar düzenli olarak takip edilmesi gerekir.

Raspberry Pi bilgisayarı piyasaya çıktığı ilk günden beri gördüğü ilgi ve ulaştığı kullanıcı kitlesi sayesinde hem donanımsal hem de yazılımsal olarak sürekli geliştirilmektedir. Bir kart bilgisayardan beklenebilecek en makul başarımı sunan Raspberry Pi bilgisayarının, A sürümünden 3. sürümüne kadar olan modellerinin işlemci başarımı ve buna karşılık tükettiği elektrik enerjisi aşağıdaki grafiklerde karşılaştırmalı olarak gözükmektedir.

Raspberry Pi bilgisayarlarının işlemci başarım (MIPS) ve güç tüketim grafikleri

Raspberry Pi’ın resmi dağıtımı olan Raspbian işletim sistemi, BCM çipleri için arm komut setini destekleyecek şekilde derlendiğinden, üzerinde çalışacak uygulama ve programlardan azami verimin alınmasını mümkün kılar. Diğer taraftan, Raspbian ile gelen Linux çekirdeğini kullanmayıp kendi çekirdeğinizi derlemeyi seçtiğiniz takdirde; projeniz için gereksiz olabilecek birçok çekirdek özelliğini kapatarak, işlemci gücünü daha etkin kullanma şansı yakalayabilirsiniz. Buna rağmen son derece kalabalık geliştirici kitlesi sayesinde Raspbian çekirdeği sahip olduğu güncel özellikler ile gayet optimize şekilde gelmektedir. Çoğu durumda çekirdek özelleştirmeye/derlemeye gerek duymazsınız.

Bilgisayarlar tüm mükemmel donanımsal özelliklerine rağmen bir programın yanlış bir işlem yapması (bug), bir giriş çıkış (I/O) darboğazı veya baş edebileceğinden fazla miktarda veri işlemesi sırasında başarım kaybı yaşarlar. Raspberry Pi bilgisayarı içinde bu geçerlidir. Bu nedenle sistemde çalışan servis, program ve uygulamaların kurulumlarının ardından, işlemciyi kullanım yüzdeleri bir süre olağan koşullarında ve yoğun kullanım koşullarında sınanmalıdır. Belirttiğim gibi Raspberry Pi depolarından kuracağınız yazılımlar alfa, beta ve release gibi yazılım geliştirme süreçlerinden ve başarım kontrollerinden geçerek depolara alınırlar fakat 3. parti depolardan veya kaynak koddan derleyerek yükleyeceğiniz programları kullanırken dikkatli olmalısınız. Hatalı yazılmış tek bir ufak program dahi Raspberry Pi’ın çalışamaz duruma gelmesine neden olabilir. Bu nedenle öncelikli olarak resmi paket depolarını kullanmalı diğer kaynaklardan kurulacak programlar için temkinli olmalısınız.

1.1.6           top aracı ile işlemci başarımını canlı izleyin

Linux’un CPU işlem yükünü görmek için kullanılan programların en eskisi ve meşhuru top aracıdır. top programı sistemde çalışan programlar (işlemler) hakkında birçok bilgiyi belli zaman aralıkları ile güncelleyerek listeler. Sistemin sağlıklı çalışıp çalışmadığını veya hangi programın ne kadar işlemci gücü tükettiğini (işlemciyi meşgul ettiğini) ve kaynak harcadığını izlemek için kullanılabilecek en faydalı araçlardan birisidir. Araç hemen hemen tüm Linux tabanlı dağıtımlarla birlikte yüklü olarak gelmektedir.

1.1.6.1            top arabiriminin okunması

Komut satırına top yazıp programı çalıştırdığımızda bizi aşağıdaki gibi bir arabirim karşılar.

Yukarıdaki ekran çıktısından görebileceğiniz gibi ilk satırda; güncel sistem saatinin yanında, sistemin 6 saat 21 dakikadır çalıştığı bilgisi ile sistemin yük durumu bilgisi yer alır (0.27, 0.31, 0.58).  Sunulan yük durumu bilgileri belli periyotlar için hesaplanan ortalama yük değerleridir. Bu değerler sırasıyla 1,5 ve 15 dakikalık ortalama CPU yükünü gösterir. Küçük değerler büyük değerlere göre daha iyidir. Yüksek değerler CPU’ya verilen işlerin (programlar) yetiştirilemediğine ve/veya dolayısıyla aşırı ısınmaya işaret edebilir. Bu konudaki detaylı bilgiyi “İşlemci (CPU) ortalama yük değerlerinin yorumlanması” başlıklı konuda bulabilirsiniz.

İkinci satırda; Sistemde o anda çalışan işlemlerin (process) çalışma durumları hakkında bilgiler görüntülenir. Bu bilgiler, top ekranın son güncellenmesi (saniyede bir kez güncellenir) sırasında ölçülen değerlerdir. Buna göre toplamda 154 görevin 1’i çalışır (running) durumdayken 153’ü bekleme (sleeping) halindedir. Bu değerlerin anlamları kısaca şöyledir:

Üçüncü satırda; Sistemin yük durumu ile ilgili çeşitli kategorilerde yüzdelik değerler sunulur. Bu değerler sistemin sahip olduğu tüm çekirdeklere düşen yükün ortalaması olarak hesaplanır ve tüm değerlerin toplamı 100.00’ı verir. her bir çekirdeğe düşen yükü ayrı ayrı görmek için klavyeden 1 tuşuna basabilirsiniz. Buradaki us, sy, ni vb. kısaltmaların anlamları şunlardır:

Dördüncü satırda; RAM yetmediğinde diskin RAM olarak kullanıldığı swapişlemi hakkında bilgiler yer alır. Burada swap için diskte ayrılmış toplam miktar total ile aktif olarak kullanılan miktar used ile, kullanılmayan miktar ise free ile belirtilir. avail mem ile de halihazırda RAM’de nekadar boş alan olduğu gösterilir. Doğal olarak avail mem alanında bir değer gözükürken swap alanının hiç kullanılmaması beklenir.

Beşinci satırdan itibaren de sistemde çalışan işlemler/süreçler çeşitli sütun başlıkları altında listelenir. Bu liste varsayılan olarak her saniye başında güncellenerek ekrana yansıtılır. Dilerseniz bu süreyi klavyeden s tuşuna basarak ayarlayabilirsiniz. top aracı o anda işlemci tarafından aktif olarak çalıştırılan işlemleri (running) diğer işlemlere göre farklı renkte görüntüler. top aracının çalışan işlemler hakkında listelediği bilgiler şunlardır:

S (state) sütununda gösterilen değerlerin anlamları ise şunlardır:

1.1.6.2            top arabiriminin kullanılması

top aracı kullanıcı etkileşimli bir programdır ve bir çok izleme özelleştirme seçeneğine sahiptir. Bu seçenekler hakkında hızlıca bilgi almak için klavyeden h tuşunu (help/yardım) kullanabilirsiniz. top aracı çalışmakta  ikenh tuşuna bastığınızda çeşitli görünüm özelleştirmelerini yapabileceğiniz işlevler ve klavye kısayolları hakkında bir yardım ekranı görüntülenir (bu ekrandan çıkmak için q tuşuna basabilirsiniz):

Yardım ekranında listelenen kısayollar ile yapılabilecek işlemler şunlardır:

1.1.6.3            top aracının komut satırı seçenekleri

top aracının birçok seçeneği komut satırından seçenek verilerek ayarlanabilir. Bu ayarlar top programı çalışmaya başladığında derhal geçerli olur. Hatta top ekran çıktısının kaydedilebilmesi için etkileşimli kipe girmeden doğrudan çalışması ve ekran çıktısı üretmesi de sağlanabilir. top komutunun kabul ettiği seçenekler aşağıdaki gibidir.

Seçeneklerin görevleri şöyledir:

1.1.7           işlemci (CPU) ortalama yük değerlerinin yorumlanması

top aracı 1, 3 ve 15 dakikalık 3 farklı ortalama CPU yük değeri göstermekteydi. Peki, Raspberry Pi’ın başarımını ölçerken bu ortalamalarla ilgili değerlendirmemiz nasıl olmalı? İsterseniz bu konuyu temel CPU mimarisi açısından basitten karmaşığa doğru biraz irdeleyelim.

CPU’nun işlem yükü ve kapasitesi tanımlanırken otoyol köprüsü örneği konunun kolayca kavranması açısından çokça tercih edilir. Tek çekirdekli (single core) bir CPU’yu tek şeritli bir köprüye, CPU tarafından çalıştırılacak her bir komutu da köprüden geçecek olan araçlara benzetelim. Normal akan bir trafikte araçlar köprü girişinde hiç beklemeden karşıya geçebilirler, yoğun bir trafikte ise köprü operatörü köprüye sığmayan araçları bekletmek zorundadır.

Tek çekirdekli bir sistemde (Raspberry Pi 3’ün 4 çekirdeği vardır);  top çıktısında görülen 0.00 değeri köprüde hiç bir araç olmadığı, yani işlenen hiç bir komutun olmadığı anlamına gelir. 0.00 ile 1.00 (bir tam yüzde sıfır) arasındaki değerler köprü trafiğinin tasarlandığı limitler dahilinde başarılı bir şekilde işlediği anlamına gelir. 1.00’ın diğer bir anlamı da köprünün tam kapasite çalıştığı ve köprü girişinde bekleyen hiçbir aracın olmadığıdır.

Yine tek çekirdekli bir sistemde; 1.00 üzerinde görülen değerler köprüye gelen araç trafiğinin köprü tarafından taşınamadığını ve araçların köprü girişinde bekletildikleri anlamını taşır. Örneğin tek çekirdekli bir sistemde 2.00 (iki tam yüzde sıfır) değeri, köprünün mevcut kapasitesinin iki katı kadar trafiğin köprüye yöneldiğini ve diğer yarısının köprü girişinde bekletildiğini söyler. Eğer bu durumda köprümüz çift şeritli olsaydı araç beklemesi (çalıştırılmayı bekleyen komutlar) olmayacaktı. Örneğin tek çekirdekli bir sistemde top çıktısından göreceğiniz 0.50 değeri köprünün mevcut kapasitesinin yarısında çalıştığı anlamına gelir.

ideal şartlarda, CPU yük ortalamasının 1.00’in altında değerlerde olması beklenir. Burada önemli olan 1.00’ın üzerindeki değerlerin ne kadar süreyle devam ettiğidir. Kısa süreler için 1.00 üzerinde görülecek değerler (örneğin 1dk’lık ortalamada) sistem performansında hissedilebilen bir yavaşlığa yol açmaz. Böyle bir durumda dikkat 15 dakikalık yük ortalamasına verilmeli ve bu ortalamanın 1’in biraz üzerinde veya çok üzerinde olması da ayrı değerlendirilmelidir. Örneğin 15 dakikalık ortalamada 2.00 veya üzerinde göreceğiniz değerler, sistemin gözle görülür derecede yavaşlamasına neden olabilir. Böyle bir durumda hangi işlemin (process) yoğunluk oluşturduğu top listesinden gözlenmelidir. Kapasiteyi aşan hangi değerlerin sorun olarak algılanacağı tamamen kullanılan Raspberry Pi bilgisayarının yerine getirdiği görevlere ve kullanıcısının başarım beklentisine bağlıdır. Kimi kullanıcı sürekli olarak 1.00 değerini referans kabul ederken kimisi de 0.70 değerini kendine baz alabilir. Bu konu tamamen sistemin çalıştırdığı işlemler ve yerine getirdiği görevlerin başarımının tatminkar olup olmamasıyla ilgilidir.

Önceki paragrafta verdiğim örnekler tek çekirdekli bir işlemci yani tek şeritli bir köprü ile ilgiliydi. Peki CPU’muzun birden fazla çekirdeği olsaydı (Raspberry Pi 2/3/4, 4 çekirdeklidir) yani köprümüzden 4 şeritli bir otoyol geçseydi top çıktısı nasıl yorumlanmalıydı? Böyle bir durumda CPU yük ortalama değeri 3.00 olduğu halde her şey yolunda olabilecektir. Böyle bir sistemde göreceğiniz 4.00 ortalaması 4 çekirdeğin yani 4 şeritin de tam kapasite çalıştığı anlamına gelir. Bu hesapla; göreceğiniz 0.50 değeri ise mevcut işlem kapasitesinin 8’de birinin kullanıldığı anlamını taşır.

CPU yük durumunu görebileceğimiz bir diğer standart araç da uptime’dır. Aşağıdaki uptime komutunun çıktısına bakalım;

Komut çıktısı tek çekirdekli bir sisteme aittir ve sistemin 14 gündür çalıştığını, son 1 dakikalık CPU yük ortalamasının %65, son 5 dakikalık yük ortalamsının %42, son 15 dakikalık yük ortalamasının ise %36 olduğunu söylemektedir. Yani işlem yoğunluğu yok gibi gözükmektedir. Ancak unutulmamalıdır ki bunlar ortalama değerlerdir. Misal olarak, 1dk’lık ortalama değer içinde; 15sn boyunca 1.5’lık (yani bekletilen komutlar ve bir darboğaz söz konusu), 45 sn boyunca da 0.2’lik bir işlem yükü söz konusu olursa 1dk’lık ortalama 0.52 olarak oluşur. Bu durumu da göz önünde bulundurmayı unutmayın.

1.1.8           htop ile işlemci başarımını canlı izleyin

htop programı, sistemin bellek ve işlem durumunu anlık olarak takip eden ve çalışan işlemler hakkında canlı bilgiler sunan bir araçtır. htop, benzer görevi yerine getiren ve hemen hemen tüm Linux tabanlı işletim sistemlerinde yerleşik bir araç olan top programının interaktif (kullanıcı etkileşimli) ve daha becerikli bir versiyonudur diyebiliriz. htop renklendirilmiş bir ekran çıktısı ile CPU ve Bellek kullanımı hakkında görsel bir arabirim sunarken işlemleri ağaç yapısında görüntülemek, filtrelemek ve işlemler içinde arama yapmak gibi güzel özelliklere sahiptir. htop’ı aşağıdaki gibi yükleyip çalıştırabilirsiniz.

htop ekran görüntüsü

1.1.8.1            htop arabiriminin okunması

Programın ekran görüntüsünde yer alan Mem satırındaki göstergelerden yeşil renk (progresin 1. renk şeridi) Used, mavi renk (progresin 2. renk şeridi) Buffers ve sarı renk (progresin 3. renk şeridi)Cached değerlerine karşılık gelir. Bu değerlerin detaylı açıklamasını “Donanım Özelliklerini Görüntülemek” isimli başlıkta bulabilirsiniz.

Ekranın sağ üst tarafında güncellenen “Load average” değerleri sırasıyla son 1dk’lık, 5dk’lık ve 15dk’lık işlemci kullanım yoğunluğunu gösterir. Örneğin buradaki 0.28 değeri (top aracından farklı olarak) son 1dk’lık işlemci kullanım ortalamasının %28 olduğu anlamına gelir. Bu değer tüm çekirdeklerin (Pi3 için 4 çekirdek) ortalamasıdır. Yani 4 çekirdekli bir Raspberry Pi bilgisayarında 2.0 değerini görmek demek toplam CPU gücünün yarısının kullanıldığı anlamını taşır. Aynı bilgisayarda 4’ün üzerinde değerler gözüküyorsa bunun anlamı, CPU gücü işlemleri istenilen hızda çalıştırmak için yetersiz kaldığı ve kuyruk oluştuğudur.

htop ekranında çalışan işlemlere ait aşağıdaki bilgiler listelenir ve her saniye başında güncellenir. İşlemler hakkında varsayılan olarak listelenen değerler şunlardır:

1.1.8.2            htop arabiriminin kullanılması

htop aracı bazı kullanışlı klavye kısayollarına sahiptir. F1 ile F10 arasındaki tuşlarını farklı izleme özelliklerini devreye almak ve htop arabiriminden etkin şekilde yararlanmak için kullanabilirsiniz. Klavyedeki ok tuşları ile işlemler (process) arasında dolaşıp işlemi seçme, işlemi sonlandırma ve öncelik artırma gibi işleri yerine getirebilirsiniz. Önemli kısayolların adları ve görevleri ekranın altında dizilmiştir (F1..F10).

F1 tuşu ile burada listelenmeyen daha birçok klavye kısayolu hakkında yardım alabileceğinizi hatırlatmak isterim. F1 ekranı bu kısayolları ezberlememek veya daha fazlasını kolayca bulmak için güzel dizayn edilmiştir. Aşağıdaki ekran çıktısını inceleyin:

htop arabiriminde kullanabileceğiniz diğer klavye kısayolları ve görevleri şunlardır:

1.1.8.3            htop arabiriminin görünümünü özelleştirmek

F2 tuşu ile htop aracının arabirimini ayarlayarak özelleştirebileceğiniz bir menü sistemi görüntülenir.

htop programın Setup (F2) menüsü

Setup ana menüsünün altında 4 çeşit ayar mevcuttur. Meters, Display Options, Colors ve Coloumns. Meters seçeneği ile ekranda canlı olarak gösterilecek ölçüm panelleri ayarlanır. load avarage (Yük ortalaması), task counter (Görev sayacı) ve Uptime (sistemin açık kalma süresi) bunlardan bazılarıdır. Dilerseniz Available meters sütunundan sol ve sağ sütuna istediklerinizi ekleyip çıkartabilir, htop aracını kendinize göre özelleştirebilirsiniz. Ölçüm panellerini sol ve sağ sutun arasında taşımak için enter ve sağ-ok/sol-ok tuşları kullanılır. Benzer şekilde Available meters sütunundaki ölçüm panellerini seçmek için de enter tuşunu kullanabilirsiniz. Sol ve sağ sütunlardan bir paneli çıkartmak için klavyeden Del tuşu kullanılır. Özelleştirmeyi tamamlayıp htop ekranına geri dönmek için F10 tuşuna basın.

htop aracının Display options menü alt seçenekleri

Display options menüsü altından özelleştirilebilecek seçenekler ve görevleri aşağıdaki gibidir:

Colors menü seçeneği ile htop aracının renk teması Monochromatic, Black on White, Light Terminal, MC, Black Night ve Broken Gray ön tanımlı seçeneklerinden biri seçlilerek farklı renk görünümleri ayarlanabilir.

Coloumns menü seçeneği ile htop’ın işlem listesinin sütunları ayarlanabilir. Burada 40’dan fazla sütun vardır. Bu sütunların önemli olanlarında “htop arabiriminin kullanılması” başlıklı konuda bahsedilmiştir.

Bu menüde yapılan görünüm ayarları ~/.config/htop/htoprc dosyasında saklanır. htoprc metin tabanlı bir dosyadır ve herhangi bir metin editöründe düzenlenebilir. Ayarlarınızı yedeklemek için bu dosyayı kullanabilir veya varsayılan ayarlara geri dönmek için aşağıdaki gibi silebilirsiniz:

1.1.9           cpulimit aracı ile işlemci kullanımını sınırlandırın

Bazen aşırı CPU kullanan programlar Raspberry Pi’ın genel başarımının düşmesine ve dolayısıyla da diğer programların istenildiği gibi çalıştırılamamasına neden olabilir. cpulimit adındaki araç ile sistemde çalışan işlemlerin (process) CPU’nun ne kadarını kullanacağını sınırlayabilirsiniz.  Aracı kurmak için aşağıdaki komutları verin:

Programın kullanımı oldukça kolaydır. Aşağıdaki örneği inceleyelim.

-p seçeneği ile işlemci kullanımını sınırlayacağımız işlemin işlem numarasını (PID) belirttik. PID numarasını ps, top veya htop gibi araçlar ile listeleyerek öğrenebilir veya pidof komutunu kullanabilirsiniz.

–l seçeneği ile sınırlamak istediğimiz işlemci kullanım yüzdesini tanımladık. Eğer kullanımını sınırlamak istediğimiz işlem çok kanallılığı (multi threading) destekliyorsa bu yüzdeyi 4 ile çarpmalısınız. Yani 4 çekirdeği olan bir Raspberry Pi modelinde, sınırlama yapmak istediğiniz işlem, 4 çekirdeğide kullanabilen yapıdaysa ve işlemcinin azami %50’sini kullanmasını istiyorsanız –l parametresine 200 değerini verebilirsiniz. 

-c seçeneği ile işlemcinin sahip olduğu çekirdek sayısını belirttik. cpulimit’in –l seçeneğinin oranını doğru uygulayabilmesi için çekirdek sayısının belirtilmesinde fayda vardır.

-b seçeneği ile cpulimit’i arak plana atıyoruz. İşlemin sonucunu ps ve htop gibi bir araçtan kontrol edebilirsiniz.

cpulimit, PID numarası verilen işleme belli aralıklarla SIGSTOP ve SIGCONT mesajlarını gödererek işlemi 15-20ms süresince durdurur ve ardından yeniden devam ettirerek çalışır. İşlem durduğu sırada sistem mesajlarını veya I/O işlemlerini kaçırabileceğinden programın istenildiği gibi çalışmamasına da neden olabilir. cpulimit’i kullanırken buna dikkat etmeniz gerekir.