计算器基础知识 | cpu性能指标和观测工具（Linux系统）

cpu的性能指标主要包括cpu使用率，系统平均负载，进程上下文切换和cpu缓存命中率。下面分别来介绍具体指标的含义和相应的观测工具。

1. cpu使用率
   cpu使用率根据cpu上运行任务的不同，又被分为下面几类。ps 下文小括号中的英文用来代表观测工具中的该项指标，不同观测工具会略有不同。下面给出的是完整形式和可能的缩写。

1）用户cpu使用率：包括用户态cpu使用率（user）和低优先级用户态cpu使用率（nice）。表示 CPU 在用户态运行的时间百分比。用户态cpu使用率高，说明有应用程序比较繁忙。

2）系统cpu使用率：表示cpu在内核态运行的时间百分比（sys）（不包括中断）。系统cpu使用率高，说明内核比较繁忙。

3）等待I/O的cpu使用率：表示cpu等待I/O时间百分比(iowait)。等待I/O的cpu使用率高，说明系统和硬件设备的I/O交互时间比较长。

4）软中断和硬中断cpu使用率：分别表示cpu运行软中断(software interrupts 缩写si)，硬中断(hardware interrupts 缩写hi)处理程序的时间百分比。软中断硬中断使用率高，通常说明系统发生了大量的中断。

5）和虚拟化相关的cpu使用率：窃取cpu使用率（steal）和 客户cpu使用率（guest）, 分别表示被其他虚拟机占用的cpu时间百分比和运行客户虚拟机cpu时间百分比。（#）

常用的cpu使用率的观测工具有

1） top 全面的观测工具，包含cpu使用率的指标
2） htop top的增强版，没有用过
3） pidstat 进程和线程的cpu使用率，中断上下文的切换次数
4）mpstat 每个cpu使用率和软中断次数
5）/proc/softirqs 软中断数据统计
6）/proc/interrupts 硬中断数据统计

2. 系统平均负载
   系统平均负载，表示系统平均的活跃进程数。它反映了系统的整体负载情况。理想情况下，平均负载等于逻辑cpu个数，这表示每个cpu都恰好被充分利用，如果平均负载大于逻辑cpu个数，就表示负载比较重了。

系统平均负载观测工具：
1）uptime 运行upime 平均负载会出现三个数值，分别表示最近1分钟，最近5分钟，最近15分钟的平均负载
2）

3. 进程上下文切换
   进程的上下文切换 包括两个指标 1）无法获取资源而导致的自愿上下文切换（voluntary context switches cswch） 2）被系统强制调度导致的非自愿上下文切换 (non voluntary context switches nvcswch)

进程的上下文切换观测工具：

1. vmstat 系统的上下文切换
2. pidstat 加上-w 选项 可以查询进程的上下文切换情况

4. cpu缓存命令率
   cpu缓存分为L1，L2, L3 三级缓存，L1和L2 常用于单核中，L3则用于多核中。
   从 L1到L3,三级缓存的大小依次增大，相应的，性能依次降低。Cpu缓存命中率，衡量的是cpu缓存的复用情况，命中率越高，则表示性能越好。

cpu缓存命令率的观测工具：暂无