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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



  1. $ iostat  
  2. Linux 2.6.18-92.el5          08/30/2012  
  3.   
  4. avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle  
  5.            1.16    0.01    0.62    0.18    0.00   98.03 

vmstat



  1. $ vmstat -n 5  

  2. procs ———–memory———- —swap– —–io—- –system– —–cpu——  

  3.  r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st  

  4.  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



  1. $ mpstat -P ALL 2 10  
  2. Linux 2.6.18-92.el5 ()         08/30/2012  
  3.   
  4. 08:16:34 PM  CPU   %user   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal   %idle    intr/s  
  5. 08:16:36 PM  all    0.78    0.00    0.26    0.26    0.00    0.26    0.00   98.44   1058.85  
  6. 08:16:36 PM    0    0.52    0.00    0.52    0.00    0.00    0.52    0.00   98.44   1058.85  
  7. 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



  1. $ sar -u 2 10  
  2. Linux 2.6.18-92.el5 ()         08/30/2012  
  3.   
  4. 08:28:36 PM       CPU     %user     %nice   %system   %iowait    %steal     %idle  
  5. 08:28:38 PM       all      0.26      0.00      0.00      0.78      0.00     98.97  
  6. 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。

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