http://bbs.chinaunix.net/thread-1936302-1-1.html
CPU负载观察及调优方法:
I1,D1(两类一级缓存:一级指令和一级数据缓存)
I2,D2都是cpu独有的,三级缓存可以共享
SMP对称多处理机(SymmetricalMulti-Processing):
多个cpu,访问同一个内存(三个时钟周期:联系内存控制器,寻址,完成读写);但是随着cpu个数增加,效率不行
NUMA非一致性内存访问(Non Uniform Memory Access Architecture):
每一个CPU与自己的专用内存
CPU affinity: CPU绑定,防止交叉访问
只有在红帽6以上才能有全的命令:numastat,numactl,numad,numa只是在硬件级别跟我们的cpu进行绑定
在非NUMA架构下绑定:
taskset: 绑定进程至某CPU上
mask:0x0000 0003
0011:0和1
0x0000 0005:
0101: 0和2
# taskset -p mask pid
taskset -p 0x00000003 101
taskset -p -c 0-2,7 101 类似nginx绑定
为了绑定后不进行切换:隔离
a:
/etc/grub.conf
isolcpus=cpu number,…,cpu number
b:
应该将中断绑定至那些非隔离的CPU上,从而避免那些隔离的CPU处理中断程序;
echo CPU_MASK > /proc/irq/<irq number>/smp_affinity 将中断绑定在cpu哪些核上
如:假如我们CPU有16核,我们将中断绑定在0,1上
echo 0x00000011 > /proc/irq/<irq number>/smp_affinity
vmstat:
vmstat命令是最常见的Linux/Unix监控工具,可以展现给定时间间隔的服务器的状态值,包括服务器的CPU使用率,内存使用,虚拟内存交换情况,IO读写情况。这个命令是我查看Linux/Unix最喜爱的命令,一个是Linux/Unix都支持,二是相比top,我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)。
一般vmstat工具的使用是通过两个数字参数来完成的,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,如:
root@ubuntu:~# vmstat 2 1
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
1 0 0 3498472 315836 3819540 0 0 0 1 2 0 0 0 100 0
2表示每个两秒采集一次服务器状态,1表示只采集一次。
实际上,在应用过程中,我们会在一段时间内一直监控,不想监控直接结束vmstat就行了,例如:
复制代码
root@ubuntu:~# vmstat 2
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
1 0 0 3499840 315836 3819660 0 0 0 1 2 0 0 0 100 0
Load average: average length of run queues
sar -q
top
w
uptime
vmstat 1 5
CPU utilization
mpstat 1 2
sar -P ALL 1 2
iostat -c 1 2
/proc/stat
dstat -c
复制代码
这表示vmstat每2秒采集数据,一直采集,直到我结束程序,这里采集了5次数据我就结束了程序。
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。这个也和top的负载有关系,一般负载超过了3就比较高,超过了5就高,超过了10就不正常了,服务器的状态很危险。top的负载类似每秒的运行队列。如果运行队列过大,表示你的CPU很繁忙,一般会造成CPU使用率很高。
b 表示阻塞的进程,这个不多说,进程阻塞,大家懂的。
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,我的机器内存总共8G,剩余3415M。
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,我本机大概占用300多M
cache
cache直接用来记忆我们打开的文件,给文件做缓冲,我本机大概占用300多M(这里是Linux/Unix的聪明之处,把空闲的物理内存的一部分拿来做文件和目录的缓存,是为了提高
程序执行的性能,当程序使用内存时,buffer/cached会很快地被使用。)
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。我的机器内存充裕,一切正常。
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,但是我曾在处理拷贝大量数据(2-3T)的机器上看过可以达到140000/s,磁盘写入速度差不多140M每秒
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,我曾经在一个做加密解密很频繁的服务器上,可以看到us接近100,r运行队列达到80(机器在做压力测试,性能表现不佳)。
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。
id 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。
sar:
http://blog.chinaunix.net/uid-23177306-id-2531032.html
默认监控: sar 5 5 // CPU和IOWAIT统计状态
http://blog.csdn.net/colin_liu2009/article/details/6862910
(1) sar -P ALL 5 5 // 每颗CPU的使用状态信息和IOWAIT统计状态
(2) sar -q 5 5 // 队列的长度(等待运行的进程数)和负载的状态
top:
第一行是任务队列信息,同 uptime 命令的执行结果。其内容如下:
top - 01:06:48 up 1:22, 1 user, load average: 0.06, 0.60, 0.48
01:06:48 当前时间
up 1:22 系统运行时间,格式为时:分
1 user 当前登录用户数
load average: 0.06, 0.60, 0.48 系统负载,即任务队列的平均长度。三个数值分别为 1分钟、5分钟、15分钟前到现在的平均值。
Tasks: 29 total, 1 running, 28 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
Cpu(s): 0.3% us, 1.0% sy, 0.0% ni, 98.7% id, 0.0% wa, 0.0% hi, 0.0% si
第二、三行为进程和CPU的信息。当有多个CPU时,这些内容可能会超过两行。内容如下:
Tasks: 29 total 进程总数
1 running 正在运行的进程数
28 sleeping 睡眠的进程数
0 stopped 停止的进程数
0 zombie 僵尸进程数
Cpu(s): 0.3% us 用户空间占用CPU百分比
1.0% sy 内核空间占用CPU百分比
0.0% ni 用户进程空间内改变过优先级的进程占用CPU百分比
98.7% id 空闲CPU百分比
0.0% wa 等待输入输出的CPU时间百分比
0.0% hi
0.0% si
Mem: 191272k total, 173656k used, 17616k free, 22052k buffers
Swap: 192772k total, 0k used, 192772k free, 123988k cached
最后两行为内存信息。内容如下:
Mem: 191272k total 物理内存总量
173656k used 使用的物理内存总量
17616k free 空闲内存总量
22052k buffers 用作内核缓存的内存量
Swap: 192772k total 交换区总量
0k used 使用的交换区总量
192772k free 空闲交换区总量
123988k cached 缓冲的交换区总量。
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
TTY 启动进程的终端名。不是从终端启动的进程则显示为 ?
PR 优先级
NI nice值。负值表示高优先级,正值表示低优先级
VIRT 进程使用的虚拟内存总量,单位kb。VIRT=SWAP+RES
TIME+ 进程使用的CPU时间总计
RES 进程使用的、未被换出的物理内存大小
SHR 共享内存大小
uptime同top第一行信息
w:
w命令的显示项目按以下顺序排列:当前时间,系统启动到现在的时间,登录用户的数目,系统在最近1秒、5秒和15秒的平均负载。
然后是每个用户的各项数据,项目显示顺序如下:登录帐号、终端名称、远程主机名、登录时间、空闲时间、JCPU、
PCPU、当前正在运行进程的命令行。
$ w
2:50pm up 2 min, 4 users, load average:0.22,0.16,0.06
USER TTY FROM LOGIN@ IDLE JCPU PCPU WHAT
root tty1 2:49pm 0:00s 0.56s 0.10s w
foxy tty2 2:49pm 1:09 0.42s 0.42s bash
root tty3 2:49pm 46.00s 0.67s 0.25s telnet bbs3
bbs ttyp0 river.net 2:49pm 45.00s 0.49s 0.49s bbs h river.net
mpstat
另一个用于获取 CPU 相关统计信息的有用的命令是 mpstat。下面是一个示例输出:
# mpstat -P ALL 5 2
Linux 2.6.9-67.ELsmp (oraclerac1) 12/20/2008
10:42:38 PM CPU %user %nice %system %iowait %irq %soft %idle intr/s
10:42:43 PM all 6.89 0.00 44.76 0.10 0.10 0.10 48.05 1121.60
10:42:43 PM 0 9.20 0.00 49.00 0.00 0.00 0.20 41.60 413.00
10:42:43 PM 1 4.60 0.00 40.60 0.00 0.20 0.20 54.60 708.40
10:42:43 PM CPU %user %nice %system %iowait %irq %soft %idle intr/s
10:42:48 PM all 7.60 0.00 45.30 0.30 0.00 0.10 46.70 1195.01
10:42:48 PM 0 4.19 0.00 2.20 0.40 0.00 0.00 93.21 1034.53
10:42:48 PM 1 10.78 0.00 88.22 0.40 0.00 0.00 0.20 160.48
Average: CPU %user %nice %system %iowait %irq %soft %idle intr/s
Average: all 7.25 0.00 45.03 0.20 0.05 0.10 47.38 1158.34
Average: 0 6.69 0.00 25.57 0.20 0.00 0.10 67.43 724.08
Average: 1 7.69 0.00 64.44 0.20 0.10 0.10 27.37 434.17
它显示了系统中 CPU 的各种统计信息。–P ALL 选项指示该命令显示所有 CPU 的统计信息,
而不只是特定 CPU 的统计信息。参数 5 2 指示该命令每隔 5 秒运行一次,共运行 2 次。
以上输出首先显示了所有 CPU 的合计指标,然后显示了每个 CPU 各自的指标。
最后,在结尾处显示所有 CPU 的平均值。
让我们看一看这些列值的含义:
%user 表示处理用户进程所使用 CPU 的百分比。
%nice 表示使用 nice 命令对进程进行降级时 CPU 的百分比。在之前的部分中已经对 nice 命令进行了介绍。简单来说,nice 命令更改进程的优先级。
%system 表示内核进程使用的 CPU 百分比
%iowait 表示等待进行 I/O 所使用的 CPU 时间百分比
%irq 表示用于处理系统中断的 CPU 百分比
%soft 表示用于软件中断的 CPU 百分比
%idle 显示 CPU 的空闲时间
%intr/s 显示每秒 CPU 接收的中断总数
当您拥有前面所述的 vmstat 时,您可能想知道 mpstat 命令的作用。差别很大:mpstat 可以显示每个处理器的统计,
而 vmstat 显示所有处理器的统计。因此,编写糟糕的应用程序(不使用多线程体系结构)可能会运行在一个多处理器机器上,
而不使用所有处理器。从而导致一个 CPU 过载,而其他 CPU 却很空闲。通过 mpstat 可以轻松诊断这些类型的问题。
iostat:
-c 仅显示CPU统计信息.与-d选项互斥.
-d 仅显示磁盘统计信息.与-c选项互斥.
# iostat
Linux 2.6.9-8.11.EVAL (ts3-150.ts.cn.tlan) 08/08/2007
avg-cpu: %user %nice %sys %iowait %idle
12.01 0.00 2.15 2.30 83.54
Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn
hda 7.13 200.12 34.73 640119 111076
各个输出项目的含义如下:
avg-cpu段:
%user: 在用户级别运行所使用的CPU的百分比.
%nice: nice操作所使用的CPU的百分比.
%sys: 在系统级别(kernel)运行所使用CPU的百分比.
%iowait: CPU等待硬件I/O时,所占用CPU百分比.
%idle: CPU空闲时间的百分比.
Device段:
tps: 每秒钟发送到的I/O请求数.
Blk_read /s: 每秒读取的block数.
Blk_wrtn/s: 每秒写入的block数.
Blk_read: 读入的block总数.
Blk_wrtn: 写入的block总数.
/proc/stat
在Linux系统中,可以用/proc/stat文件来计算cpu的利用率。这个文件包含了所有CPU活动的信息,
该文件中的所有值都是从系统启动开始累计到当前时刻。
cat /proc/stat
cpu 65376847 362756 2405159 10834971593 3765180 93399 2395097 0
cpu0 7680302 5263 111909 1355640955 47680 0 185343 0
cpu1 6527638 2261 327795 1356540189 249151 1 24242 0
cpu2 6239465 47114 200809 1354709532 2153662 3610 317002 0
cpu3 7009912 36126 257576 1356116663 162851 1068 87068 0
cpu4 6028713 1692 197911 1356919175 300788 6821 216076 0
cpu5 7110575 1479 124474 1356297947 92620 4248 39901 0
cpu6 7206763 241427 247384 1355030525 691206 11642 242214 0
cpu7 17573475 27390 937298 1343716603 67218 66006 1283248 0
intr 2466653411 753885765 3 0 4 4 0 0 0 1 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 52 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 148466005 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1553671397 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
10630155 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 21 0 0 0 0 0
ctxt 2905526438
btime 1260187150
processes 4266007
procs_running 5
procs_blocked 0
输出解释
CPU 以及CPU0、CPU1、CPU2、CPU3、CPU4、CPU5、CPU6、每行的每个参数意思(以第一行为例)为:
user (65376847) 从系统启动开始累计到当前时刻,用户态的CPU时间(单位:jiffies) ,不包含 nice值为负进程。1jiffies=0.01秒
nice (362756) 从系统启动开始累计到当前时刻,nice值为负的进程所占用的CPU时间(单位:jiffies)
system (2405159) 从系统启动开始累计到当前时刻,核心时间(单位:jiffies)
idle (10834971593) 从系统启动开始累计到当前时刻,除硬盘IO等待时间以外其它等待时间(单位:jiffies)
iowait (3765180) 从系统启动开始累计到当前时刻,硬盘IO等待时间(单位:jiffies) ,
irq (93399) 从系统启动开始累计到当前时刻,硬中断时间(单位:jiffies)
softirq (2395097) 从系统启动开始累计到当前时刻,软中断时间(单位:jiffies)
CPU时间=user+system+nice+idle+iowait+irq+softirq
“intr”这行给出中断的信息,第一个为自系统启动以来,发生的所有的中断的次数;然后每个数对应一个特定的中断
自系统启动以来所发生的次数。
“ctxt”给出了自系统启动以来CPU发生的上下文交换的次数。
“btime”给出了从系统启动到现在为止的时间,单位为秒。
“processes (total_forks) 自系统启动以来所创建的任务的个数目。
“procs_running”:当前运行队列的任务的数目。
“procs_blocked”:当前被阻塞的任务的数目。
那么CPU利用率可以使用以下两个方法。先取两个采样点,然后计算其差值:
cpu usage=(idle2-idle1)/(cpu2-cpu1)*100
cpu usage=[(user_2 +sys_2+nice_2) - (user_1 + sys_1+nice_1)]/(total_2 - total_1)*100
dstat
如果系统没有些工具 yum -y install dstat安装下即妥,此软件小巧玲珑,软件包大小只有144k,安装大小660k。
此工具默认情况下会动态显示CPU,disk,net,page,system负载情况
-c cpu是也,显示CPU系统占用,用户占用,空闲,等待,中断,软件中断等信息
上下文切换次数:
sar -w
查看上下文切换的平均次数,以及进程创建的平均值;
vmstat
将cpu分组(默认组为/)
例(建立 /cpusets cpu组)
mkdir /cpusets
grep cpu /proc/filesystems
vim /etc/fstab
mount -t cpuset nodev /cpusets/
mount -a
ls /cpusets/
.....cpus.....mem....tasks...
echo 1 > /cpusets/cpus (为/cpusets分配cpu)
echo 0 > /cpusets/mems (为/cpusets分配mem)
echo 3132 > /cpusets/tasks (进程号为3132的进程绑到cpusets组)
cat /proc/3132/cpuset
/cpusets (默认为/)
(/cpusets/cpu_exclusive 此中的cpu只能在此cpu组运行)
(/cpusets/notify_on_release 自动清理cpu组缓存开关)
ps -eo psr,pid,cdm | grep httpd
CPU负载观察及调优方法
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