Linux CPU性能优化——迅速分析CPU的瓶颈

写在前面：
由于之前在开发分布式系统中由于云服务器性能原因，导致系统总是断连等错误。但是之前一般只是简单gdb调试一下，定位错误异常艰难，所以决定开设此专栏，系统的记录我学习Linux 性能优化的历程。
也是非常感谢极客时间的倪朋飞老师分享这些学习资源。

作者邮箱：[email protected]
时间：2021/04/29 16:11
实现环境：Linux
系统：ubuntu 18.04

CPU性能指标

最先想到的，也是最常见的，肯定就是CPU使用率

第二个容易想到的就是平均负载

第三个就是进程上下文切换

除了上面的三个，还有一个重要的指标，也就是CPU缓存的命中率。由于CPU和内存在速度上的巨大差距，才在CPU核心中引入了缓存的概念。

CPU缓存的速度介于CPU和内存之间，缓存的是热点的内存数据。从上图可以看到，L1~L3 三级缓存的大小依次增大，响应的，性能依次降低。而它们的命中率，衡量的是CPU缓存的复用情况，命中率越高表示性能越好。

针对CPU指标使用性能工具排查

• 平均负载：我们可以先使用uptime，查看系统的平均负载；而在平均负载升高后，使用mpstat和pidstat，分别观察每个CPU和每个进程CPU的使用情况，进而找出导致平均负载升高的进程。
• 上下文切换：先使用vmstat，查看系统的上下文切换次数和中断次数；然后通过pidstat，观察了进程的自愿上下文切换和非自愿上下文切换情况，最后通过pidstat，观察进程自愿上下文切换和非自愿上下文切换情况；最后通过pidstat，观察线程的上下文切换情况，找出上下文切换次数增多的根源。
• CPU使用率：可以先用top观察系统CPU升高，然后可以使用pidstat对怀疑进程进行排查，或者使用pref工具对短时的系统数据进行排查

以下是倪朋飞老师整理的图：

但是呢，这些工具之间也是有联系的，我们可以先用几个工具先去缩小范围，然后再用其他工具去具体排查，具体的使用流程如下：

参考文献

[1] 倪朋飞.Linux性能优化实战.极客时间