Linux性能监控与分析之--- CPU
CPU性能指标
1. 用户进程使用CPU的比率
2. 系统进程使用CPU的比率
3. WIO, 等待I/O 而是CPU处于空闲状态的比率。
4. CPU的空闲率
5. CPU用于上下文交换的比率
6，nice
7，real-time
8，运行进程队列的长度
9，平均负载
Linux下常用监控CPU性能的工具有
1. iostat
只能查看所有CPU的平均信息
2. vmstat
能查看所有CPU的平均信息，
能查看CPU队列信息
3. mpstat
能查看单个和所有的CPU信息。
4. sar
与mpstat类似
5. top
6. nmon
iostat
$ iostat
Linux 2.6.18-92.el5 08/30/2012
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
1.16 0.01 0.62 0.18 0.00 98.03
vmstat
$ vmstat -n 5
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 96 1261196 981892 3638872 0 0 0 16 1 1 1 1 98 0 0
-n 5 参数的意义是每隔 5 秒刷新一次
procs
r -- 下面的数字代表运行的序列。如果这个值连续大于系统的CPU个数表示系统运行较慢， 有多数进程等待CPU。 如果r的个数大于CPU的4倍的话， 则系统面临CPU短缺或是CPU的速率过低，造成系统运行过慢。
System
in -- 每秒产生的中断次数
cs -- 每秒产生的上下文切换次数。
这两个值越大，系统进程消耗的CPU的时间越大。
CPU
us -- 用户进程消耗CPU的时间百分比。长期居高不下， 就需要优化程序了。
sy -- 系统进程消耗CPU的时间百分比。 sy 值高， 并不是良性的表现。
wa -- IO等待消耗的CPU时间百分比， 值高时，说明IO等待比较严重， 可能由于磁盘大量随机访问造成， 也有可能磁盘出现瓶颈。
id -- CPU 处于空闲时间百分比。如果持续为0且出现sy 是us 两倍状况，则系统面临CPU资源短缺。当发生此问题的时候请先调整应用程序对CPU的占用情况.使得应用程序能够更有效的使用CPU.同时可以考虑增加更多的CPU.
mpstat - (Multiprocessor Statistics)
实施监控， 信息存放在 /proc/stat文件中
$ mpstat -P ALL 2 10
Linux 2.6.18-92.el5 () 08/30/2012
08:16:34 PM CPU %user %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %idle intr/s
08:16:36 PM all 0.78 0.00 0.26 0.26 0.00 0.26 0.00 98.44 1058.85
08:16:36 PM 0 0.52 0.00 0.52 0.00 0.00 0.52 0.00 98.44 1058.85
08:16:36 PM 1 0.52 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 99.48 0.00
以上意思是： 每隔2秒采样所有CPU的使用状况， 总过采样10次。语法如下：
mpstat [-P {|ALL}] [internal [count]]
-P 监控哪个CPU, 一般使用ALL就可以了
Internal 间隔的时间
count 采样的次数
输出参数意义
%user -- 用户态CPU时间比
%nice -- 负进程的CPU时间
%system - 核心态时间
iowait -- IO 等待时间
irq --
soft
idle
intr/s 每秒CPU接收中断的次数
sar
$ sar -u 2 10 Linux 2.6.18-92.el5 () 08/30/2012 08:28:36 PM CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle 08:28:38 PM all 0.26 0.00 0.00 0.78 0.00 98.97 08:28:40 PM all 0.52 0.00 0.52 0.00 0.00 98.97
sar [options] [-A] [-o file] t [n]
在命令行中，n 和t 两个参数组合起来定义采样间隔和次数，t为采样间隔，是必须有
的参数，n为采样次数，是可选的，默认值是1，-o file表示将命令结果以二进制格式
存放在文件中，file 在此处不是关键字，是文件名。options 为命令行选项，sar命令
的选项很多，下面只列出常用选项：
-A：所有报告的总和。
-u：CPU利用率
-v：进程、I节点、文件和锁表状态。
-d：硬盘使用报告。
-r：内存和交换空间的使用统计。
-g：串口I/O的情况。
-b：缓冲区使用情况。
-a：文件读写情况。
-c：系统调用情况。
-q：报告队列长度和系统平均负载
-R：进程的活动情况。
-y：终端设备活动情况。
-w：系统交换活动。
-x { pid | SELF | ALL }：报告指定进程ID的统计信息，SELF关键字是sar进程本身的统计，ALL关键字是所有系统进程的统计
%user：CPU处在用户模式下的时间百分比。
%nice：CPU处在带NICE值的用户模式下的时间百分比。
%system：CPU处在系统模式下的时间百分比。
%iowait：CPU等待输入输出完成时间的百分比。
%steal：管理程序维护另一个虚拟处理器时，虚拟CPU的无意识等待时间百分比。
%idle：CPU空闲时间百分比。
在所有的显示中，我们应主要注意%iowait和%idle，%iowait的值过高，表示硬盘存在I/O瓶颈，%idle值高，表示CPU较空闲，如果%idle值高但系统响应慢时，有可能是CPU等待分配内存，此时应加大内存容量。%idle值如果持续低于10，那么系统的CPU处理能力相对较低，表明系统中最需要解决的资源是CPU。
用sar进行运行进程队列长度分析：
#sar -q 2 10
Linux 2.6.18-53.el5PAE (localhost.localdomain) 03/28/2009
07:58:14 PM runq-sz plist-sz ldavg-1 ldavg-5 ldavg-15
07:58:16 PM 0 493 0.64 0.56 0.49
07:58:18 PM 1 491 0.64 0.56 0.49
07:58:20 PM 1 488 0.59 0.55 0.49
07:58:22 PM 0 487 0.59 0.55 0.49
07:58:24 PM 0 485 0.59 0.55 0.49
07:58:26 PM 1 483 0.78 0.59 0.50
07:58:28 PM 0 481 0.78 0.59 0.50
07:58:30 PM 1 480 0.72 0.58 0.50
07:58:32 PM 0 477 0.72 0.58 0.50
07:58:34 PM 0 474 0.72 0.58 0.50
Average: 0 484 0.68 0.57 0.49
runq-sz 准备运行的进程运行队列。
plist-sz 进程队列里的进程和线程的数量
ldavg-1 前一分钟的系统平均负载(load average)
ldavg-5 前五分钟的系统平均负载(load average)
ldavg-15 前15分钟的系统平均负载(load average)
顺便说一下load avarage的含义
load average可以理解为每秒钟CPU等待运行的进程个数.
在Linux系统中，sar -q、uptime、w、top等命令都会有系统平均负载load average的输出，那么什么是系统平均负载呢？
系统平均负载被定义为在特定时间间隔内运行队列中的平均任务数。如果一个进程满足以下条件则其就会位于运行队列中：
- 它没有在等待I/O操作的结果
- 它没有主动进入等待状态(也就是没有调用'wait')
- 没有被停止(例如：等待终止)
例如：
# uptime
20:55:40 up 24 days, 3:06, 1 user, load average: 8.13, 5.90, 4.94
命令输出的最后内容表示在过去的1、5、15分钟内运行队列中的平均进程数量。
一般来说只要每个CPU的当前活动进程数不大于3那么系统的性能就是良好的，如果每个CPU的任务数大于5，那么就表示这台机器的性能有严重问题。对 于上面的例子来说，假设系统有两个CPU，那么其每个CPU的当前任务数为：8.13/2=4.065。这表示该系统的性能是可以接受的。