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在服务器和高性能计算环境中,对中央处理器（CPU）的频率进行精细化管理是一项常见的优化需求，通过调整CPU频率，系统管理员可以在追求极致性能和节约能源、降低运行温度之间做出权衡，对于使用CentOS操作系统的用户而言，Linux内核提供了强大而灵活的CPUFreq子系统，使得这一过程变得可控且高效，本文将详细介绍如何在CentOS中查看、修改并持久化CPU频率设置。

理解CPUFreq与调速器

CPUFreq是Linux内核中的一个核心子系统，它负责动态调整CPU的运行频率，它通过不同的“调速器”来实现不同的频率控制策略，理解这些调速器是掌握CPU频率管理的关键，每种调速器都代表一种不同的电源管理哲学。

最常用的调速器包括：

• performance: 性能模式，此模式下，CPU会固定运行在其支持的最高频率上，不考虑功耗，它提供了最强的计算能力，但同时也产生了最大的热量和能耗。
• powersave: 省电模式，与性能模式相反，此模式强制CPU运行在最低支持的频率上，最大限度地降低能耗和发热，适用于对负载要求不高的场景。
• ondemand: 按需模式，这是一个动态调速器，它会根据CPU的当前负载，在最低和最高频率之间自动进行调整，当系统负载升高时，频率会迅速提升至最高；负载降低后，再缓慢降回最低，这是许多桌面和通用服务器的默认选择。
• conservative: 保守模式，它与ondemand类似，也是动态调整，但频率的变化更加平缓，它会避免频率的剧烈跳动，试图在性能和功耗之间找到一个更平滑的平衡点，适合对噪音和发热敏感的环境。
• schedutil: 调度器驱动模式，这是目前推荐使用的、最现代的动态调速器，它直接与内核的CPU调度器（CFS）集成，能够更精准地感知任务需求，并做出更迅速、更高效的频率决策，性能和能效表现通常优于ondemand。

查看当前CPU频率状态

在进行任何修改之前,首先需要了解当前系统的CPU频率状态。

查看CPU基本信息： 使用lscpu命令可以快速获取包括当前频率在内的CPU概览信息。

lscpu | grep -E 'Model name|CPU MHz|CPU max MHz|CPU min MHz'

输出示例：

Model name:          Intel(R) Core(TM) i7-8700K CPU @ 3.70GHz
CPU MHz:             4192.001
CPU max MHz:         4700.0000
CPU min MHz:         800.0000

这里CPU MHz表示当前频率，max和min则表示硬件支持的范围。

使用cpupower工具： cpupower是一个专门用于CPU电源管理的命令行工具集，功能强大且信息详尽，它通常包含在kernel-tools或cpupowerutils软件包中。

# 安装（以CentOS 8/Stream为例）
sudo dnf install kernel-tools
# 查看频率详细信息
sudo cpupower frequency-info

执行后,你会看到当前CPU支持的最小/最大频率、当前运行的调速器、所有可用的调速器等详细信息。

修改CPU频率设置

修改CPU频率的核心在于切换调速器或设置频率范围。

使用cpupower工具（推荐）

这是最直接、最安全的方法。

切换调速器： 要将系统切换到performance模式以获得最高性能：

sudo cpupower frequency-set -g performance

切换到schedutil模式以获得智能的动态调频：

sudo cpupower frequency-set -g schedutil

限制频率范围： 有时你并不需要最高或最低频率，而是希望将频率限制在特定范围内，将频率限制在2.0GHz到3.5GHz之间：

# 首先查看频率表，确保你设置的值有效
cpupower frequency-info -l
# 设置最低和最高频率（单位：GHz转换为kHz）
sudo cpupower frequency-set -d 2.0GHz -u 3.5GHz

直接操作sysfs文件系统

这是一种更底层的方法,有助于理解其工作原理，但不适合日常操作，因为修改后无法持久化，且需为每个CPU核心单独操作。

CPU频率相关的信息存储在/sys/devices/system/cpu/cpuX/cpufreq/目录下（X代表CPU核心编号，从0开始）。

要将cpu0的调速器改为performance：

# 查看可用调速器
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_available_governors
# 设置调速器（需要root权限）
echo 'performance' | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor

如果要对所有核心生效,需要遍历所有cpuX目录并执行相同操作。

持久化CPU频率设置

通过上述命令设置的调速器在系统重启后会恢复默认值,要使其永久生效，可以利用systemd服务。

cpupower工具本身提供了一个systemd服务，可以在启动时自动应用预设。

启用并启动cpupower服务：

sudo systemctl enable cpupower
sudo systemctl start cpupower

配置服务参数： 服务的配置文件位于/etc/sysconfig/cpupower（CentOS 7）或/etc/default/cpupower（Debian/Ubuntu，CentOS可能类似），使用你喜欢的编辑器打开此文件：

sudo vi /etc/sysconfig/cpupower

在文件中,找到并取消注释（或添加）以下行：

# 设置要使用的调速器
GOVERNOR="performance"
# 可选：设置最小和最大频率（需要去掉#）
# 将最小频率设为1.2GHz，最大设为3.6GHz
# 注意：单位必须为kHz，且必须是scaling_available_frequencies中列出的值
# 1200000 和 3600000
#MIN_SPEED="1200000"
#MAX_SPEED="3600000"

保存文件后,下次重启系统时，cpupower服务会自动加载你配置的调速器设置。

相关问答 (FAQs)

Q1: 修改CPU频率对我的硬件有风险吗？

A: 使用标准的Linux调速器（如performance、powersave、schedutil等）在CPU厂商规定的频率范围内进行调节是完全安全的，这些机制是CPU和操作系统为了实现电源管理而设计的标准功能，它们不会像“超频”那样突破硬件的物理极限，因此不会对CPU寿命造成损害或导致硬件不稳定，你只是在操作系统层面选择让CPU如何响应负载，而不是在改变它的物理规格，真正的风险通常来自通过BIOS/UEFI进行的超出标称值的超频操作。

Q2: 为什么我已经设置了performance模式，但CPU频率仍然没有达到官方宣传的最高值？

A: 这是一个常见问题，原因可能来自多个方面：

1. Intel Turbo Boost / AMD Precision Boost: 这些是CPU厂商自主控制的技术，它允许CPU在特定条件下（如功耗、温度、核心负载未达到极限时）短暂地超过基础频率运行到“最高睿频”。performance调速器只会让CPU尽可能保持在基础最高频率，而睿频的触发由CPU自身固件管理，不受此调速器直接控制。
2. BIOS/UEFI设置: 某些主板的BIOS中可能关闭了Turbo Boost或类似的自动超频功能。
3. 过热降频: 如果CPU散热不佳，温度达到阈值，CPU会自动降低频率以保护自己，即使你设置了performance模式，此时应检查散热风扇、散热硅脂和机箱通风。
4. 功耗限制: 服务器的电源管理策略或主板的功耗设置（PL1/PL2）也可能限制CPU长期维持最高频率。