Linux 进程

 LINUX CPU利用率计算

JAVA内存占用查看

Java 系统性能分析 命令  

1. cpu分析 
   top ， pidstat(sysstat) 
   pid -p PID -t 1 10 
   vmstat 1  CPU上下文切换、运行队列、利用率 
   ps Hh -eo tid 
   pcpu 查看具体线程的CPU消耗 
   sar  来查看一定世界范围内以及历史的cpu消耗情况信息 

   查看java线程信息 
   jstack pid | grep 'nid=0x9999' 

   
2. cs sy消耗比较高 
   上下文切换性能偏高， jstack -l pid, 查看on object monitor 

3. io消耗 
   pidstat -d -t -p pid 1 100 
   iostat 

4. 网络io消耗 
   cat /proc/interruptes 
   sar -n FULL 1 2 

   tcpdump

可以使用以下命令查使用内存最多的10个进程

 ps aux|head -1; ps aux | sort -k4nr | head -10

可以用下面的命令将 cpu 占用率高的线程找出来:
ps H -eo user,pid,ppid,tid,time,%cpu,cmd --sort=%cpu

ps -e -o 'pid,comm,args,pcpu,rsz,vsz,stime,user,uid' | grep java |  sort -nrk5

ps -e -o 'pid,comm,args,pcpu,rsz,vsz,stime,user,uid' 

 其中rsz是是实际内存

这个命令首先指定参数'H'，显示线程相关的信息，格式输出中包含:user,pid,ppid,tid,time,%cpu,cmd，然后再用%cpu字段进行排序。这样就可以找到占用处理器的线程了。

直接使用 ps Hh -eo pid,tid,pcpu | sort -nk3 |tail 获取对于的进程号和线程号，然后跳转到3.
查看哪个进程线程占用cpu过高； top / ps -aux， 获得进程号
确定哪个线程占用cpu过高，进入进程号的目录：/proc/pid/task，
执行：grep SleepAVG  **/status  | sort -k2,2 | head，  确定cpu占用较高的线程号。
使用kill -3 pid 会打印线程堆栈的情况

在 Linux 下 top 工具可以显示 cpu 的平均利用率(user,nice,system,idle,iowait,irq,softirq,etc.)，可以显示每个 cpu 的利用率。但是无法显示每个线程的 cpu 利用率情况，这时就可能出现这种情况，总的 cpu 利用率中 user 或 system 很高，但是用进程的 cpu 占用率进行排序时，没有进程的 user 或 system 与之对应。

proc文件系统

proc文件系统是一个伪文件系统，它只存在内存当中，而不占用外存空间。它以文件系统的方式为内核与进程提供通信的接口。用户和应用程序可以通过/proc得到系统的信息，并可以改变内核的某些参数。由于系统的信息，如进程，是动态改变的，所以用户或应用程序读取/proc目录中的文件时，proc文件系统是动态从系统内核读出所需信息并提交的。

/proc目录中有一些以数字命名的目录，它们是进程目录。系统中当前运行的每一个进程在/proc下都对应一个以进程号为目录名的目录/proc/pid，它们是读取进程信息的接口。此外，在Linux2.6.0-test6以上的版本中/proc/pid目录中有一个task目录，/proc/pid/task目录中也有一些以该进程所拥有的线程的线程号命名的目录/proc/pid/task/tid，它们是读取线程信息的接口。

/proc/cpuinfo文件

  该文件中存放了有关 cpu的相关信息(型号，缓存大小等)。

 cat /proc/cpuinfo

说明：以下只解释对我们计算Cpu使用率有用的相关参数。

         参数                            解释

processor (0)                       cpu的一个物理标识

 

结论1：可以通过该文件根据processor出现的次数统计cpu的逻辑个数(包括多核、超线程)。

/proc/stat文件

         该文件包含了所有CPU活动的信息，该文件中的所有值都是从系统启动开始累计到当前时刻。不同内核版本中该文件的格式可能不大一致，以下通过实例来说明数据该文件中各字段的含义。

实例数据：2.6.24-24版本上的

 

cat /proc/stat

cpu  38082 627 27594 89390812256 581 895 0 0

第一行的数值表示的是CPU总的使用情况，所以我们只要用第一行的数字计算就可以了。下表解析第一行各数值的含义：

参数          解析（单位：jiffies）

(jiffies是内核中的一个全局变量，用来记录自系统启动一来产生的节拍数，在linux中，一个节拍大致可理解为操作系统进程调度的最小时间片，不同linux内核可能值有不同，通常在1ms到10ms之间)

user (38082)    从系统启动开始累计到当前时刻，处于用户态的运行时间，不包含 nice值为负进程。

nice (627)      从系统启动开始累计到当前时刻，nice值为负的进程所占用的CPU时间

system (27594)  从系统启动开始累计到当前时刻，处于核心态的运行时间

idle (893908)   从系统启动开始累计到当前时刻，除IO等待时间以外的其它等待时间iowait (12256) 从系统启动开始累计到当前时刻，IO等待时间(since 2.5.41)

irq (581)           从系统启动开始累计到当前时刻，硬中断时间(since 2.6.0-test4)

softirq (895)      从系统启动开始累计到当前时刻，软中断时间(since2.6.0-test4)stealstolen(0)                   which is the time spent in otheroperating systems when running in a virtualized environment(since 2.6.11)

guest(0)                               whichis the time spent running a virtual CPU  for  guest operating systems under the control ofthe Linux kernel(since 2.6.24)

 

结论2：总的cpu时间totalCpuTime = user + nice+ system + idle + iowait + irq + softirq + stealstolen +  guest

/proc//stat文件                                          

该文件包含了某一进程所有的活动的信息，该文件中的所有值都是从系统启动开始累计

到当前时刻。以下通过实例数据来说明该文件中各字段的含义。

 

cat  /proc/6873/stat

 

说明：以下只解释对我们计算Cpu使用率有用相关参数

参数                                                               解释

pid=6873                            进程号

utime=1587                       该任务在用户态运行的时间，单位为jiffies

stime=41958                      该任务在核心态运行的时间，单位为jiffies

cutime=0                            所有已死线程在用户态运行的时间，单位为jiffies

cstime=0                            所有已死在核心态运行的时间，单位为jiffies

 

结论3：进程的总Cpu时间processCpuTime = utime +stime + cutime + cstime，该值包括其所有线程的cpu时间。

/proc//task//stat文件

该文件包含了某一进程所有的活动的信息，该文件中的所有值都是从系统启动开始累计到当前时刻。该文件的内容格式以及各字段的含义同/proc//stat文件。

         注意，该文件中的tid字段表示的不再是进程号，而是linux中的轻量级进程(lwp)，即我们通常所说的线程。

 

结论4：线程Cpu时间threadCpuTime = utime +stime

系统中有关进程cpu使用率的常用命令

ps 命令

通过ps命令可以查看系统中相关进程的Cpu使用率的信息。以下在linux man文档中对ps命令输出中有关cpu使用率的解释：

 

CPU usage is currentlyexpressed as the percentage of time spent running during the entire lifetime ofa process. This is not ideal, and it does not conform to the standards that psotherwise conforms to. CPU usage is unlikely to add up to exactly 100%.

 

%cpu   cpu utilization of the process in"##.#" format. It is the CPU time used                           divided by the timethe process has been running (cputime/realtime ratio),                           expressed as apercentage. It will not add up to 100% unless you are lucky.

 

结论5：ps命令算出来的cpu使用率相对于进程启动时的平均值，随着进程运行时间的增大，该值会趋向于平缓。

top命令

通过top命令可以查看系统中相关进程的实时信息（cpu使用率等）。以下是man文档中对top命令输出中有关进程cpu使用率的解释。

 

#C  -- Last used CPU (SMP)                   Anumber representing the last used processor. In a true  SMP environment  this  will likely change  frequently  since the  kernel intentionally usesweak affinity.  Also, the very act ofrunning top may break this weak affinity and cause more processes to  change CPUs  more  often (because of the extra demand for cputime).

 

%CPU  --  CPUusage                   The  task’s share ofthe elapsed CPU time since the last screen update, expressed as a percent-ageof total CPU time.  In a true SMP environment, if  Irix mode is Off, top will operate in Solaris modewhere a task’s cpu usage will be divided by the total number of CPUs.

 

结论6：某一个线程在其运行期间其所使用的cpu可能会发生变化。

结论7：在多核的情况下top命令输出的cpu使用率实质是按cpu个数*100%计算的。

单核情况下Cpu使用率的计算

基本思想

通过读取/proc/stat 、/proc//stat、/proc//task//stat以及/proc/cpuinfo这几个文件获取总的Cpu时间、进程的Cpu时间、线程的Cpu时间以及Cpu的个数的信息，然后通过一定的算法进行计算(采样两个足够短的时间间隔的Cpu快照与进程快照来计算进程的Cpu使用率)。

 

总的Cpu使用率计算

计算方法：

1、  采样两个足够短的时间间隔的Cpu快照，分别记作t1,t2，其中t1、t2的结构均为：

(user、nice、system、idle、iowait、irq、softirq、stealstolen、guest)的9元组;

2、  计算总的Cpu时间片totalCpuTime

a)        把第一次的所有cpu使用情况求和，得到s1;

b)        把第二次的所有cpu使用情况求和，得到s2;

c)        s2 - s1得到这个时间间隔内的所有时间片，即totalCpuTime = j2 - j1 ;

3、计算空闲时间idle

idle对应第四列的数据，用第二次的第四列- 第一次的第四列即可

idle=第二次的第四列- 第一次的第四列

6、计算cpu使用率

pcpu =100* (total-idle)/total

某一线程Cpu使用率的计算

计算方法：  

1．              采样两个足够短的时间隔的cpu快照与线程快照，

a)        每一个cpu快照均为(user、nice、system、idle、iowait、irq、softirq、stealstealon、guest)的9元组;

b)        每一个线程快照均为 (utime、stime)的2元组；

2．              分别根据结论2、结论4计算出两个时刻的总的cpu时间与线程的cpu时间，分别记作：totalCpuTime1、totalCpuTime2、threadCpuTime1、threadCpuTime2

3．              计算该线程的cpu使用率pcpu = 100*( threadCpuTime2– threadCpuTime1) / (totalCpuTime2– totalCpuTime1) (按100%计算，如果是多核情况下还需乘以cpu的个数);

多核情况下cpu使用率的计算                                                    

以下通过实验数据来说明多核情况下某一进程cpu使用率是按cpu个数*100%计算的.

实验一

描述:

在双核的情况下作的一组实验，第一组数据是通过ps  -eLo pid,lwp,pcpu | grep 9140命令查看进程号为9140的进程中各线程的详细信息。第二组数据是通过 ps命令查看进程号为9140进程的cpu使用率。

数据一：

pid   lwp  %cpu

 9140  9151  0.0
 9140  9152  0.1
 9140  9153 96.6                         该线程是一个空循环
 9140  9154 95.9                         该线程是一个空循环

以上除了红色标注出来的两个线程以外,其他的线程都是后台线程。

数据二：

pid   %cpu

9140  193

实验二

描述：

在单核的情况下作的一组实验，第一组数据是通过ps  -eLo pid,lwp,pcpu | grep 6137命令查看进程号为6137的进程中各线程的详细信息。第二组数据是通过 ps命令查看进程号为6137进程的cpu使用率。

数据一：

 pid    lwp  %cpu

 6137 6137  0.0

 6137 6150 46.9                                                 空循环线程

 6137 6151 46.9                                                 空循环线程

以上除了红色标注出来的两个线程以外,其他的线程都是后台线程。

数据二

pid %cpu

6137 92.9

主要问题：

1.      不同内核版本/proc/stat文件格式不大一致。/proc/stat文件中第一行为总的cpu使用情况。

各个版本都有的4个字段: user、nice、system、idle

2.5.41版本新增字段：iowait

2.6.0-test4新增字段：irq、softirq

2.6.11新增字段：stealstolen：                    which is thetime spent in other operating

systems whenrunning in a virtualized environment

2.6.24新增字段：guest:                                    whichis the time spent running a virtual CPU  for  guest operating systems under the control ofthe Linux kernel

2．/proc/pid/task目录是Linux 2.6.0-test6之后才有的功能。

 

3．关于出现cpu使用率为负的情况，目前想到的解决方案是如果出现负值，连续采样计算cpu使用率直到为非负。

 

4.有些线程生命周期较短,可能在我们采样期间就已经死掉了.

以下是我逐步整理的故障排除步骤：

1. 得到占用cpu资源过多的php-cgi进程的pid(进程id)， 使用top命令即可，如下图：

 

经过上图，我们发现，有两个php-cgi进程的cpu资源占用率过高，pid分别是10059，11570，这一般都是程序优化不够造成，如何定位问题的php程序位置？

 

2. 找出进程所使用的文件

/proc/文件系统保存在内存中，主要保存系统的状态，关键配置等等，而/proc/目录下有很多数字目录，就是进程的相关信息，如下图，我们看看进程10059正在使用哪些文件？

显然，使用了/home/tmp/sess_*文件，这明显是PHP的session文件， 我们查看这个session文件的内容为：view_time|123333312412

 

到这里，我们已经可以怀疑是由于php程序写入一个叫view_time的session项而引起， 那么剩余的事件就是检查包含view_time的所有php文件，然后修改之（比如改用COOKIE），这实话， 这个view_time并非敏感数据，仅仅记录用户最后访问时间，实在没必要使用代价巨大的session, 而应该使用cookie。

 

3. 找出有问题的程序，修改之

使用vi编辑以下shell程序（假设网站程序位于/www目录下）

 

 #!/bin/bash
 find /www/ -name "*.php" > list.txt
 
f=`cat ./list.txt`
 
for n in $f
do 
    r=`egrep 'view_time' $n`
    if [ ! "$r" = "" ] ; then
        echo $n
     fi 
done

 

运行这个shell程序，将输出包含有view_time的文件， 对记事狗微博系统，产生的问题位于modules/topic.mod.class文件中

http://blog.csdn.net/turkeyzhou/article/details/6709953

http://www.cnblogs.com/cute/archive/2011/04/20/2022280.html

最近对我的本本（4核8线程）用top命令看系统状况出现了CPU利用率超过200%的情况，非常诧异，查了下相关资料，把这个问题弄清楚了。
首先来分析下CPU Load

load average: 0.09, 0.05, 0.01

分别是1分钟、5分钟、15分钟的平均Load。
Load这个东西怎么理解呢，就像一条马路，有N个车道，如果N个进程进入车道，那么正好一人一个，再多一辆车就占不到车道，要等有一个车空出车道。
在CPU中可以理解为CPU可以并行处理的任务数，那么就是“CPU个数 * 核数”，如果CPU Load = CPU个数 * 核数 那么就是说CPU正好满负载，再多一点，可能就要出问题了，有任务不能被及时分配处理器，那么保证性能的话，最好是小于CPU个数 * 核数 *0.7。

查看CPU核数可以通过：grep ‘model name’ /proc/cpuinfo

那么以哪个平均值为准呢？如果1分钟平均出现大于CPU个数 * 核数的情况，还不用担心，如果5分钟平均也是，那就要警惕了，15分钟平均也是这样，就要分析哪里出问题了，防范于未然
CPU利用率超过100%的问题，也是差不多，top命令应该是把每个核的CPU占用率加起来，算一个和，于是多核情况下会出现超过100%。

另外Context Switch Rate也是个非常值得注意的值，因为线程间切换的代价也是非常高的。

引用一个公式：Context Switch Rate = Interrupt Rate + TPS* N

对于一个多线程的程序，我觉得准备一个控制线程来调度任务是非常必要的，免得线程过于高并发，导致资源的争用和线程切换带来性能问题，最好控制并发的线程数基本等于CPU的总核数，减少这个N，获得更好的处理器性能。