Linux性能监控与分析之--- CPU

2016.07.25 18:16:12字数 1,576阅读 2,837

CPU性能指标

  1. 用户进程使用CPU的比率
  2. 系统进程使用CPU的比率
  3. WIO, 等待I/O 而是CPU处于空闲状态的比率。
  4. CPU的空闲率
  5. CPU用于上下文交换的比率
    6,nice
    7,real-time
    8,运行进程队列的长度
    9,平均负载

Linux下常用监控CPU性能的工具有

  1. iostat
    只能查看所有CPU的平均信息
  2. vmstat
    能查看所有CPU的平均信息,
    能查看CPU队列信息
  3. mpstat
    能查看单个和所有的CPU信息。
  4. sar
    与mpstat类似
  5. top
  6. nmon

iostat

iostat
Linux 2.6.18-92.el5 08/30/2012 avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
1.16 0.01 0.62 0.18 0.00 98.03

vmstat

vmstat -n 5
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu------
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st
0 0 96 1261196 981892 3638872 0 0 0 16 1 1 1 1 98 0 0
  • -n 5 参数的意义是每隔 5 秒刷新一次
  • procs
    • r -- 下面的数字代表运行的序列。如果这个值连续大于系统的CPU个数表示系统运行较慢, 有多数进程等待CPU。 如果r的个数大于CPU的4倍的话, 则系统面临CPU短缺或是CPU的速率过低,造成系统运行过慢。
  • System
    • in -- 每秒产生的中断次数
    • cs -- 每秒产生的上下文切换次数。
      这两个值越大,系统进程消耗的CPU的时间越大。
  • CPU
    • us -- 用户进程消耗CPU的时间百分比。长期居高不下, 就需要优化程序了。
    • sy -- 系统进程消耗CPU的时间百分比。 sy 值高, 并不是良性的表现。
    • wa -- IO等待消耗的CPU时间百分比, 值高时,说明IO等待比较严重, 可能由于磁盘大量随机访问造成, 也有可能磁盘出现瓶颈。
      id -- CPU 处于空闲时间百分比。如果持续为0且出现sy 是us 两倍状况,则系统面临CPU资源短缺。当发生此问题的时候请先调整应用程序对CPU的占用情况.使得应用程序能够更有效的使用CPU.同时可以考虑增加更多的CPU.

mpstat - (Multiprocessor Statistics)
实施监控, 信息存放在 /proc/stat文件中

mpstat -P ALL 2 10
Linux 2.6.18-92.el5 () 08/30/2012 08:16:34 PM CPU %user %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %idle intr/s
08:16:36 PM all 0.78 0.00 0.26 0.26 0.00 0.26 0.00 98.44 1058.85
08:16:36 PM 0 0.52 0.00 0.52 0.00 0.00 0.52 0.00 98.44 1058.85
08:16:36 PM 1 0.52 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 99.48 0.00

以上意思是: 每隔2秒采样所有CPU的使用状况, 总过采样10次。语法如下:
mpstat [-P {|ALL}] [internal [count]]

  • -P 监控哪个CPU, 一般使用ALL就可以了
  • Internal 间隔的时间
  • count 采样的次数
    输出参数意义
  • %user -- 用户态CPU时间比
  • %nice -- 负进程的CPU时间
  • %system - 核心态时间
  • iowait -- IO 等待时间
  • irq --
  • soft
  • idle
  • intr/s 每秒CPU接收中断的次数

sar

$ sar -u 2 10
Linux 2.6.18-92.el5 () 08/30/2012 08:28:36 PM CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle
08:28:38 PM all 0.26 0.00 0.00 0.78 0.00 98.97
08:28:40 PM all 0.52 0.00 0.52 0.00 0.00 98.9

** sar [options] [-A] [-o file] t [n]**

  • 在命令行中,n 和t 两个参数组合起来定义采样间隔和次数,t为采样间隔,是必须有的参数,n为采样次数,是可选的,默认值是1,-o file表示将命令结果以二进制格式存放在文件中,file 在此处不是关键字,是文件名options 为命令行选项,sar命令的选项很多,下面只列出常用选项:

-A:所有报告的总和。
-u:CPU利用率
-v:进程、I节点、文件和锁表状态。
-d:硬盘使用报告。
-r:内存和交换空间的使用统计。
-g:串口I/O的情况。
-b:缓冲区使用情况。
-a:文件读写情况。
-c:系统调用情况。
-q:报告队列长度和系统平均负载
-R:进程的活动情况。
-y:终端设备活动情况。
-w:系统交换活动。
-x { pid | SELF | ALL }:报告指定进程ID的统计信息,SELF关键字是sar进程本身的统计,ALL关键字是所有系统进程的统计

%user:CPU处在用户模式下的时间百分比。
%nice:CPU处在带NICE值的用户模式下的时间百分比。
%system:CPU处在系统模式下的时间百分比。
%iowait:CPU等待输入输出完成时间的百分比。
%steal:管理程序维护另一个虚拟处理器时,虚拟CPU的无意识等待时间百分比。
%idle:CPU空闲时间百分比。

  • 在所有的显示中,我们应主要注意%iowait和%idle,%iowait的值过高,表示硬盘存在I/O瓶颈,%idle值高,表示CPU较空闲,如果%idle值高但系统响应慢时,有可能是CPU等待分配内存,此时应加大内存容量。%idle值如果持续低于10,那么系统的CPU处理能力相对较低,表明系统中最需要解决的资源是CPU。

用sar进行运行进程队列长度分析:

#sar -q 2 10
Linux 2.6.18-53.el5PAE (localhost.localdomain) 03/28/2009
07:58:14 PM runq-sz plist-sz ldavg-1 ldavg-5 ldavg-15
07:58:16 PM 0 493 0.64 0.56 0.49
07:58:18 PM 1 491 0.64 0.56 0.49
07:58:20 PM 1 488 0.59 0.55 0.49
07:58:22 PM 0 487 0.59 0.55 0.49
07:58:24 PM 0 485 0.59 0.55 0.49
07:58:26 PM 1 483 0.78 0.59 0.50
07:58:28 PM 0 481 0.78 0.59 0.50
07:58:30 PM 1 480 0.72 0.58 0.50
07:58:32 PM 0 477 0.72 0.58 0.50
07:58:34 PM 0 474 0.72 0.58 0.50
Average: 0 484 0.68 0.57 0.49 runq-sz 准备运行的进程运行队列。
plist-sz 进程队列里的进程和线程的数量
ldavg-1 前一分钟的系统平均负载(load average)
ldavg-5 前五分钟的系统平均负载(load average)
ldavg-15 前15分钟的系统平均负载(load average)
  • 顺便说一下load avarage的含义load average可以理解为每秒钟CPU等待运行的进程个数.在Linux系统中,sar -q、uptime、w、top等命令都会有系统平均负载load average的输出,那么什么是系统平均负载呢?  系统平均负载被定义为在特定时间间隔内运行队列中的平均任务数。如果一个进程满足以下条件则其就会位于运行队列中:

    • 它没有在等待I/O操作的结果
    • 它没有主动进入等待状态(也就是没有调用'wait')
    • 没有被停止(例如:等待终止)

uptime

  • 20:55:40 up 24 days, 3:06, 1 user, load average: 8.13, 5.90, 4.94
  • 命令输出的最后内容表示在过去的1、5、15分钟内运行队列中的平均进程数量。
  • 一般来说只要每个CPU的当前活动进程数不大于3那么系统的性能就是良好的,如果每个CPU的任务数大于5,那么就表示这台机器的性能有严重问题。对 于上面的例子来说,假设系统有两个CPU,那么其每个CPU的当前任务数为:8.13/2=4.065。这表示该系统的性能是可以接受的。

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