阿里云服务器Linux系统 CPU使用率较高该如何排查？

概述

Linux系统的ECS实例CPU使用率较高，本文主要介绍该问题的排查思路。

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详细信息

注意：本文相关配置及说明已在CentOS 6.5 64位操作系统中进行过测试。其它发行版的配置可能有所差异，具体情况请参阅相应发行版的官方文档。

如果Linux系统的ECS实例CPU持续保持高使用率，则会对系统稳定性和业务运行造成影响。本文简单介绍如何排查和分析CPU使用率较高的问题。

 

CPU负载的查看方法

使用vmstat命令查看

通过vmstat命令，从系统维度查看CPU资源的使用情况。命令格式类似如下，表示结果一秒刷新一次。

vmstat -n 1

示例如下。

vmstat -n 1
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 1  0      0 2684984 310452 2364304    0    0     5    17   19   35  4  2 94  0  0
 0  0      0 2687504 310452 2362268    0    0     0   252 1942 4326  5  2 93  0  0
 0  0      0 2687356 310460 2362252    0    0     0    68 1891 4449  3  2 95  0  0
 0  0      0 2687252 310460 2362256    0    0     0     0 1906 4616  4  1 95  0  0

注：返回结果中的主要数据列说明如下。

• r：表示系统中CPU等待处理的线程。一个CPU每次只能处理一个线程，所以该数值越大，通常表示系统运行越慢。
• us：用户模式消耗的CPU时间百分比。该值较高时，说明用户进程消耗的CPU时间比较多。如果该值长期超过50%，则需要对程序算法或代码等进行优化。
• sy：内核模式消耗的CPU时间百分比。
• wa：IO等待消耗的CPU时间百分比。该值较高时，说明IO等待比较严重，这可能磁盘大量作随机访问造成的，也可能是磁盘性能出现了瓶颈。
• id：处于空闲状态的CPU时间百分比。如果该值持续为0，同时sy是us的两倍，则通常说明系统面临CPU资源短缺。

 

使用top命令查看

通过top命令，从进程纬度来查看CPU、内存等资源的使用情况。命令格式类似如下。

top

示例输出类似如下。

top - 17:27:13 up 27 days,  3:13,  1 user,  load average: 0.02, 0.03, 0.05
Tasks:  94 total,   1 running,  93 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.3 us,  0.1 sy,  0.0 ni, 99.5 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.1 st
KiB Mem:   1016656 total,   946628 used,    70028 free,   169536 buffers
KiB Swap:        0 total,        0 used,        0 free.   448644 cached Mem
PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S %CPU %MEM     TIME+ COMMAND                                          
 1 root      20   0   41412   3824   2308 S  0.0  0.4   0:19.01 systemd                                          
 2 root      20   0       0      0      0 S  0.0  0.0   0:00.04 kthreadd

注：默认界面第三行会显示当前CPU资源的总体使用情况，下方会显示各个进程的资源占用情况。在界面键入大写字母 P后监控结果会按CPU使用率倒序排列，进而定位系统中占用CPU较高的进程。根据系统日志和程序自身相关日志，对相应进程做进一步排查分析，以判断其占用CPU过高的原因。

 

操作案例

案例一：使用top命令终止CPU消耗较大的进程

通过top命令查看系统的负载问题，并定位耗用较多CPU资源的进程，在运行界面快速终止相应的异常进程。

1. 想要终止某个进程，先键入小写字母 k。
2. 输入想要终止的进程PID，默认为输出结果的第一个PID。如下图所示，假如想要终止PID为23的进程，输入23后回车。
   

1. 操作成功后，界面会出现类似Send pid 23 signal [15/sigterm]的提示信息让用户进行确认。按回车确认即可。
   

 

案例二：CPU使用率较低但负载较高

问题描述

当前Linux系统没有业务程序运行。通过top命令观察，发现CPU很空闲，但是load average却非常高，如下图所示。

 

处理办法

load average是对CPU负载进行评估的，其值越高说明其任务队列越长，处于等待执行的任务越多。出现此种情况时，可能是由于僵死进程导致的。可以通过ps -axjf命令查看是否存在 D+ 状态进程，该状态是指不可中断的睡眠状态。处于该状态的进程无法终止，也无法自行退出。只能通过恢复其依赖的资源或者重启系统来解决。

 

案例三：kswapd0进程占用CPU较高

操作系统使用分页机制来管理物理内存。操作系统将磁盘的一部分划出来作为虚拟内存，由于内存的速度要比磁盘快得多，所以操作系统要按照某种换页机制将不需要的页面换到磁盘中，将需要的页面调到内存中。由于内存持续不足，这个换页动作持续进行。kswapd0是虚拟内存管理中负责换页的进程，当服务器内存不足的时候kswapd0会执行换页操作，这个换页操作是十分消耗主机CPU资源的。如果通过top命令发现该进程持续处于非睡眠状态，且运行时间较长，可以初步判定系统在持续的进行换页操作，可以将问题转向内存不足的原因来排查。

 

问题描述

kswapd0进程占用了系统大量CPU资源。

 

处理办法

如果通过top命令等监控发现kswapd0进程持续处于非睡眠状态，且运行时间较长并持续占用较高CPU资源，则通常是由于系统在持续的进行换页操作所致。则可以通过free 、ps等指令进一步查询系统及系统内进程的内存占用情况，做进一步排查分析。