Linux查看CPU使用率的一些命令

在使用linux系统进行运维的过程中，我们经常要查看一下CPU的使用率，以便观察以及分析系统的整体运行情况。

那么使用以下这些命令有何作用？我们一起看看：

1. top

使用频率比较高的命令，可在第三行看到cpu的使用情况。

[root@db 22:42 ~]$ top -bn 1 -i -c
top - 22:52:17 up 55 days, 22:56,  2 users,  load average: 1.92, 2.31, 2.08
Tasks: 266 total,   1 running, 265 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
Cpu(s):  2.4%us,  1.7%sy,  0.0%ni, 94.8%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  1.1%si,  0.0%st
Mem:   8062036k total,  6161944k used,  1900092k free,   167064k buffers
Swap: 16777208k total,   539444k used, 16237764k free,  3075204k cached

  PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND                                                           
11455 root      20   0 15160 1240  832 R  3.3  0.0   0:00.13 top -bn 1 -i -c                                                   

如上所示，top命令可以看到总体的系统运行状态和cpu的使用率 。

%us：表示用户空间程序的cpu使用率（没有通过nice调度）

%sy：表示系统空间的cpu使用率，主要是内核程序。

%ni：表示用户空间且通过nice调度过的程序的cpu使用率。

%id：空闲cpu

%wa：cpu运行时在等待io的时间

%hi：cpu处理硬中断的数量

%si：cpu处理软中断的数量

%st：被虚拟机偷走的cpu

2. sar

此命令不存在时需要安装sysstat包。

[root@dbserver ~]# sar -P 0 -u 2 5
Linux 5.4.5-x86_64-linode52 (li676-235) 07/20/2015 _x86_64_ (1 CPU)
10:26:34 PM CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle
10:26:36 PM 0 41.00 0.00 55.00 4.00 0.00 0.00
10:26:38 PM 0 8.27 0.00 27.81 62.88 1.01 0.00
10:26:40 PM 0 2.07 0.00 15.28 81.63 1.02 0.00
10:26:42 PM 0 4.13 0.00 24.69 72.16 1.03 0.00
10:26:44 PM 0 4.14 0.00 23.68 72.16 1.03 0.00
Average: 0 15.09 0.00 26.82 49.29 0.82 0.00

进程队列长度和平均负责状态

例如每2秒采集1次，共采集5次。

[root@dbserver ~]# sar -q 2 5
Linux 5.4.5-x86_64-linode52 (dbserver) 09/23/2017 _x86_64_ (1 CPU)
10:28:37 PM runq-sz plist-sz ldavg-1 ldavg-5 ldavg-15
10:28:38 PM 1 131 0.35 0.44 0.41
10:28:39 PM 2 132 0.34 0.43 0.41
10:28:40 PM 1 133 0.34 0.43 0.41
10:28:41 PM 2 134 0.31 0.42 0.40
10:28:42 PM 1 133 0.31 0.42 0.40
Average: 1 133 0.33 0.43 0.41

输出项：

runq-sz：运行队列的长度（等待运行的进程数）

plist-sz：进程列表中进程（processes）和线程（threads）的数量

ldavg-1：最后1分钟的系统平均负载（System load average）

ldavg-5：过去5分钟的系统平均负载

ldavg-15：过去15分钟的系统平均负载

进程创建的平均值和上下文切换的次数

例如每2秒收集1次，共收集5次。

[root@dbserver  ~]# sar -w 2 5
Linux 5.4.5-x86_64-linode52 (dbserver) 09/23/2017 _x86_64_ (1 CPU)
10:44:03 PM proc/s cswch/s
10:44:05 PM 1.01 156.57
10:44:07 PM 1.00 132.00
10:44:09 PM 2.00 201.00
10:44:11 PM 2.02 126.26
10:44:13 PM 2.00 114.00
Average: 1.61 145.98

sar命令也可以获取过去指定日期的性能参数。

[root@dbserver ~]# sar -u -f /var/log/sa/sa20
Linux 5.4.5-x86_64-linode52 (dbserver) 09/23/2017 _x86_64_ (1 CPU)
11:10:01 PM CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle
11:20:02 PM all 25.78 0.00 8.88 3.59 0.15 61.60
11:30:01 PM all 26.06 0.00 9.96 3.33 0.10 60.55
11:40:01 PM all 25.73 0.00 9.17 3.70 0.09 61.32
11:50:01 PM all 25.70 0.00 9.50 2.79 0.12 61.89
12:00:01 PM all 26.70 0.00 9.73 2.20 0.10 61.28
12:10:01 PM all 26.16 0.00 9.56 4.34 0.11 59.82
12:20:01 PM all 25.49 0.00 9.61 2.76 0.07 62.07
12:30:01 PM all 26.47 0.00 9.94 0.64 0.30 62.65
12:40:02 PM all 27.32 0.00 10.37 3.86 0.15 58.30
12:50:02 PM all 26.98 0.00 10.38 4.56 0.13 57.95
Average: all 26.24 0.00 9.71 3.18 0.13 60.74

3.vmstat

vmstat命令是最常见的Linux/Unix监控工具，可以展现给定时间间隔的服务器的状态值,包括服务器的CPU使用率，内存使用，虚拟内存 交换情况,IO读写情况。相比top，通过vmstat可以看到整个机器的 CPU,内存,IO的使用情况，而不是单单看到各个进程的CPU使用率和内存使用率。

[root@dbserver 23:20 ~]$ vmstat 2
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 539444 1889712 167068 3077024    0    0     0     3    1    0  2  3 95  0  0    
 0  0 539444 1889704 167068 3077028    0    0     0     0 1474 1742  1  0 99  0  0    
 8  0 539444 1889704 167068 3077028    0    0     0     0 1472 1224  6  8 86  0  0    

 表示vmstat每2秒采集数据，一直采集，直到我们主动结束程序。

参数详解

Linux 内存监控vmstat命令输出分成六个部分：

(1)进程procs：
    r：在运行队列中等待的进程数 。
    b：在等待io的进程数 。
(2)Linux 内存监控内存memoy：
    swpd：现时可用的交换内存（单位KB）。
    free：空闲的内存（单位KB）。
    buff: 缓冲去中的内存数（单位：KB）。
    cache：被用来做为高速缓存的内存数（单位：KB）。
(3) Linux 内存监控swap交换页面
    si: 从磁盘交换到内存的交换页数量，单位：KB/秒。
    so: 从内存交换到磁盘的交换页数量，单位：KB/秒。
(4)Linux 内存监控 io块设备:
    bi: 发送到块设备的块数，单位：块/秒。
    bo: 从块设备接收到的块数，单位：块/秒。
(5)Linux 内存监控system系统：
    in: 每秒的中断数，包括时钟中断。
    cs: 每秒的环境（上下文）转换次数。
(6)Linux 内存监控cpu中央处理器：
    cs：用户进程使用的时间 。以百分比表示。
    sy：系统进程使用的时间。 以百分比表示。
    id：中央处理器的空闲时间 。以百分比表示。

常见诊断：

1) 假如 r 经常大于4 ，且 id 经常小于40，表示中央处理器的负荷很重。

2) 假如 bi，bo 长期不等于0，表示物理内存容量太小。

每个参数的具体意思如下：

r 表示运行队列(就是说多少个进程真的分配到CPU)，我测试的服务器目前CPU比较空闲，没什么程序在跑，当这个值超过了CPU数目，就会出现CPU瓶颈 了。这个也和top的负载有关系，一般负载超过了3就比较高，超过了5就高，超过了10就不正常了，服务器的状态很危险。top的负载类似每秒的运行队 列。如果运行队列过大，表示你的CPU很繁忙，一般会造成CPU使用率很高。

b 表示阻塞的进程,这个不多说，进程阻塞，大家懂的。

swpd 虚拟内存已使用的大小，如果大于0，表示你的机器物理内存不足了，如果不是程序内存泄露的原因，那么你该升级内存了或者把耗内存的任务迁移到其他机器。

free   空闲的物理内存的大小，我的机器内存总共8G，剩余3415M。

buff   Linux/Unix系统是用来存储，目录里面有什么内容，权限等的缓存，我本机大概占用300多M

cache cache直接用来记忆我们打开的文件,给文件做缓冲，我本机大概占用300多M(这里是Linux/Unix的聪明之处，把空闲的物理内存的一部分拿来做文件和目录的缓存，是为了提高 程序执行的性能，当程序使用内存时，buffer/cached会很快地被使用。)

si  每秒从磁盘读入虚拟内存的大小，如果这个值大于0，表示物理内存不够用或者内存泄露了，要查找耗内存进程解决掉。我的机器内存充裕，一切正常。

so  每秒虚拟内存写入磁盘的大小，如果这个值大于0，同上。

bi  块设备每秒接收的块数量，这里的块设备是指系统上所有的磁盘和其他块设备，默认块大小是1024byte，我本机上没什么IO操作，所以一直是0，但是我曾在处理拷贝大量数据(2-3T)的机器上看过可以达到140000/s，磁盘写入速度差不多140M每秒

bo 块设备每秒发送的块数量，例如我们读取文件，bo就要大于0。bi和bo一般都要接近0，不然就是IO过于频繁，需要调整。

in 每秒CPU的中断次数，包括时间中断

cs 每秒上下文切换次数，例如我们调用系统函数，就要进行上下文切换，线程的切换，也要进程上下文切换，这个值要越小越好，太大了，要考虑调低线程或者进程的 数目,例如在apache和nginx这种web服务器中，我们一般做性能测试时会进行几千并发甚至几万并发的测试，选择web服务器的进程可以由进程或 者线程的峰值一直下调，压测，直到cs到一个比较小的值，这个进程和线程数就是比较合适的值了。系统调用也是，每次调用系统函数，我们的代码就会进入内核 空间，导致上下文切换，这个是很耗资源，也要尽量避免频繁调用系统函数。上下文切换次数过多表示你的CPU大部分浪费在上下文切换，导致CPU干正经事的 时间少了，CPU没有充分利用，是不可取的。

us 用户CPU时间，我曾经在一个做加密解密很频繁的服务器上，可以看到us接近100,r运行队列达到80(机器在做压力测试，性能表现不佳)。

sy 系统CPU时间，如果太高，表示系统调用时间长，例如是IO操作频繁。

id  空闲 CPU时间，一般来说，id + us + sy = 100,一般我认为id是空闲CPU使用率，us是用户CPU使用率，sy是系统CPU使用率。

wt 等待IO CPU时间。

4.dstat

每秒cpu使用率情况获取

[root@dbserver 23:27 ~]$ dstat -c
----total-cpu-usage----
usr sys idl wai hiq siq
  2   2  95   0   0   1
  4   2  92   0   0   2
 11   7  75   0   0   6
  2   2  96   0   0   0
  0   0  99   0   0   0
最占cpu的进程获取
[root@dbserver 23:29 ~]$ dstat --top-cpu
-most-expensive-
  cpu process   
java         2.6
java         3.1
java          21
java         0.1
java         0.6