CPU 负载观察和性能监测

CPU负载和利用率

CPU 的负载和利用率是两个不同的概念，但是他们都可以在top命令中查看。CPU利用率显示的是程序在运行期间实时占用的CPU百分比，而CPU负载显示的是一段时间内正在使用和等待使用CPU的平均任务数。CPU利用率高，并不意味着CPU的负载大。两者之间没有必然的关系。

常用命令介绍：

* uptime

首先我们需要明白load average后面的三个数字代表什么，他们分别代表前一分钟，五分钟，十五分钟的CPU负载，一般来说较重要的指标是最后一个，因为我们需要尽量避免一些突发的情况。那么这些数字处于什么区间是正常的呢？首先我们需要知道，这些数字是和你的服务器的CPU核数是紧密相关的，如果你只有一个核的话，那么数字为1.0就表示刚好在CPU的承受范围之内。这些数字当然是越小越好，但是理论上0.0~1.0之间都是正常范围。根据经验来说，如果一直在0.7上下，那么说明你可能需要花些时间来调查；如果长期徘徊或者超过1.0，那么你就需要进行修复啦！

对应的，提供查看linux下查看逻辑CPU的命令：

* top

top命令不仅可以查看当前系统的平均负载，还可以查看不同进程对于CPU、内存等资源的使用情况。

默认情况下，top命令是以CPU使用率由高到低排序显示进程信息的，在 top 信息界面按 K 键，并输入想要终止的PID，就可以直接杀死指定进程。
top的 -b 选项开启批处理模式，将每次刷新全部打印到stdout
top的 -n 选项指定退出top命令前刷新多少次信息。
top命令的输出：
　　第1行：与uptime相同；
　　第3行：当前的CPU运行情况：
us：非nice用户进程占用CPU的比率
sy：内核、内核进程占用CPU的比率；
ni：如果一些用户进程修改过优先级，这里显示这些进程占用CPU时间的比率；
id：CPU空闲比率，如果系统缓慢而这个值很高，说明系统慢的原因不是CPU负载高；
wa：CPU等待执行I/O操作的时间比率，该指标可以用来排查磁盘I/O的问题，通常结合wa和id判断
hi：CPU处理硬件终端所占时间的比率；
si：CPU处理软件终端所占时间的比率；
st：流逝的时间，虚拟机中的其他任务所占CPU时间的比率；

用户进程占比高，wa低，说明系统缓慢的原因在于进程占用大量CPU，通常还会伴有较低的id，说明CPU空转时间很少。
wa低，id高，可以排除CPU资源瓶颈的可能。　　
wa高，说明I/O占用了大量的CPU时间，需要检查交换空间的使用，交换空间位于磁盘上，性能远低于内存，当内存耗尽开始使用交换空间时，将会给性能带来严重影响，所以对于性能要求较高的服务器，一般建议关闭交换空间。另一方面，如果内存充足，但wa很高，说明需要检查哪个进程占用了大量的I/O资源。

* iostat

如果iowait过长，说明是磁盘瓶颈；system过长，说明是内核瓶颈。

在Device一行，可以看到一些IO指标：

tps: 每秒I/O传输请求量；
Blk_read/s：每秒读取多少KB；
Blk_wrtn/s：每秒写多少KB；
Blk_read：一共读了多少KB；
Blk_wrtn：一共写了多少KB

* sar

sar命令查看CPU、内存和磁盘记录。默认情况下，sar命令显示当天的统计信息，不带参数显示CPU统计信息，参数-r显示收集的内存记录，-b显示磁盘I/O

查看当天CPU使用：

查看当天内存使用：

查看当天IO统计：

另外，可以使用参数-s和-e限定查看的时间，使用参数-f查看本月内之前某一天的历史统计信息，例如：sar -s 20:00:00 ; sar -f /var/log/sysstat/sa08

*vmstat

相比top，这个可以看到整个机器的CPU,内存,IO的使用情况，而不是单单看到各个进程的CPU使用率和内存使用率(使用场景不一样)

vmstat后面跟两个参数，第一个参数是采样的时间间隔数，单位是秒，第二个参数是采样的次数（可以缺省）。

r 表示运行队列(就是说多少个进程真的分配到CPU)，我测试的服务器目前CPU比较空闲，没什么程序在跑，当这个值超过了CPU数目，就会出现CPU瓶颈了。

b 表示阻塞的进程。

swpd 虚拟内存已使用的大小，如果大于0，表示你的机器物理内存不足了，如果不是程序内存泄露的原因，那么你该升级内存了或者把耗内存的任务迁移到其他机器。

free   空闲的物理内存的大小。

buff   Linux/Unix系统是用来存储，目录里面有什么内容，权限等的缓存。

cache cache直接用来记忆我们打开的文件,给文件做缓冲，用空闲的一部分物理内存做缓存，提高程序执行的性能。

si  每秒从磁盘读入虚拟内存的大小，如果这个值大于0，表示物理内存不够用或者内存泄露了，要查找耗内存进程解决掉。

so  每秒虚拟内存写入磁盘的大小，如果这个值大于0，同上。

bi  块设备每秒接收的块数量，这里的块设备是指系统上所有的磁盘和其他块设备，默认块大小是1024byte，我本机上没什么IO操作，所以一直是0。

bo 块设备每秒发送的块数量，例如我们读取文件，bo就要大于0。bi和bo一般都要接近0，不然就是IO过于频繁，需要调整。

in 每秒CPU的中断次数，包括时间中断。

cs 每秒上下文切换次数，例如我们调用系统函数，就要进行上下文切换，线程的切换，也要进程上下文切换，这个值要越小越好，太大了，要考虑调低线程或者进程的数目,例如在apache和nginx这种web服务器中，我们一般做性能测试时会进行几千并发甚至几万并发的测试，选择web服务器的进程可以由进程或者线程的峰值一直下调，压测，直到cs到一个比较小的值，这个进程和线程数就是比较合适的值了。系统调用也是，每次调用系统函数，我们的代码就会进入内核空间，导致上下文切换，这个是很耗资源，也要尽量避免频繁调用系统函数。上下文切换次数过多表示你的CPU大部分浪费在上下文切换，导致CPU干正经事的时间少了，CPU没有充分利用，是不可取的。

us 用户CPU时间。

sy 系统CPU时间，如果太高，表示系统调用时间长，例如是IO操作频繁。

d  空闲 CPU时间，一般来说，id + us + sy = 100,一般我认为id是空闲CPU使用率，us是用户CPU使用率，sy是系统CPU使用率。

wt 等待IO CPU时间。

常用的获取Cpu负载和性能的命令大概就总结这么多把，还有一些是关于使用taskset绑定进程到指定CPU上的，我自己并没有使用过，就不在此展开了。

参考：

https://zhangge.net/3257.html

http://blog.csdn.net/longxibendi/article/details/44625703