cpu子系统(优化)

如果业务已经在线上,你要优化,第一步如何做

首先进行服务器数据采集,和性能监测分析

一:使用cacti,nagios,zabbix 等监控工具

二:使用linux 自带的一些监控指令:vmstat,iostat,mpstat,sar 等等

cpu 子系统

内存子系统

IO子系统

网格子系统

一 cpu(central processing unit)子系统

cpu的占用主要取决于什么样的资源在cpu上运行

比如拷贝一个文件通常占用较少的CPU 只是在完成拷贝以后给一个中断让CPU 知道拷贝已经完成

科学计算通常占用较多的cpu,大部分计算工作需要在cpu上完成,内存，硬盘等子系统只做暂时的数据存储工作

要想检测和理解cpu的性能需要知道一些操作系统的基本知识:比如:中断,进程调度,进程上下文切换,可运行队列等

cpu 单核在同一个时间点只能干一件事,但单核cpu一样可以跑多任务操作系统,其实就是分cpu资源(时间片)

cpu很无辜,是个任劳任怨的打工仔,每时每刻都有工作在做,（进程、线程）并且自己有一张工作清单(可运行队列)

由老板(进程调度)来决定他该干什么,他需要和老板沟通以便得到老板的想法并及时调整自己的工作(上下文切换),

所有打工仔(cpu)除了做工作以外,还有大量的时间和精力花在沟通和汇报上

中断 设备通知内核,完成了一次数据处理过程.也可以理解为:cpu停止下来去执行别的命令.列如:完成一次IO。或者完成一次网络数据包的发送

内核处理过程 --控制优先级,进行任务调度

用户进程

上下文切换 -- 把正在占用的cpu的进程放回队列中(每次内核的上下文切换,资源被用于关闭在cpu寄存器中的线程和放置在队列中)

运行队列

监测cpu性能的底线是什么呢?通常我们期望我们的系统能到达以下目标

CPU利用率，如果CPU有100%利用率，那么应该到达这样一个平衡：65%-70% User Time，30%-35% System Time，0%-5% Idle Time;

上下文切换，上下文切换应该和 CPU 利用率联系起来看，如果能保持上面的 CPU 利用率平衡，大量的上下文切换是可以接受的;

查看cpu信息

cat /proc/cpuinfo --能看到指令集,cpu核数，频率，缓存等信息

要采集cpu当前正在运行的信息数据,要用到下面的命令或者监控软件(nagios,zabbix)等

top,uptime,vmstat,mpstat(需要 yum install sysstat)，sar(需要 yum install sysstat)

vmstat 2     每2秒钟采集一下数据

vmstat 2 3  每2秒钟采集一次,一共采集3次

[root@zhuchenghan2 ~]# vmstat
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 0 1663968 86724 49032 0 0 6 1 9 9 0 0 100 0 0

r  可运行队列.单核cpu,不应该超过3(经验得到的数据,只是表明大于这个值表面运行队列有点长

b 当前被阻塞的进程,一般这些进程都是在等待某些外部资源而被阻塞 >3 需要注意,而且一直出现或者经常出现，就更值得注意

in 中断数,一般代表大量设备操作成功通知内核

cs 上下文切换.一般代表任务需要紧急被cpu处理,数字高只能说明内核在充分发挥他的任务调度作用,不能简单通过数字判断cpu就出现瓶颈

us 用户进程所占用的cpu时间的百分比

sy 内核在进行任务调度所占用的cpu时间的百分比

id cpu空闲所占用的时间百分比，仅仅0不能简单的判断cpu出现的瓶颈,只能说它被充分利用

wa 等待IO 所消耗的时间百分比

st  被硬件虚拟化的虚拟机所消耗的时间百分比

mpstat 和 vmstat 类似 不同的是 mpstat可以输出多个处理器的数据、

mpstat -P ALL 1 -P ALL 表示查看所有cpu核,1表示每一秒显示一次

10:46:35 AM CPU %user %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %idle intr/s
10:46:36 AM all 26.13 0.00 6.53 0.00 3.52 9.05 0.00 54.77 19478.22
10:46:36 AM 0 25.74 0.00 6.93 0.00 2.97 7.92 0.00 56.44 9740.59
10:46:36 AM 1 26.73 0.00 6.93 0.00 3.96 10.89 0.00 51.49 9739.60

nice 优先级 能调的范围是 -20 到19 -20表示优先级最高,19最低

用户运行一个程序默认给的优先级为0

renice 对一个已经运行的进程进行nice值的调整

renice 19 pid

vim /tmp/test.sh

a=1

whilie [ $a -lt 1000000 ]

do

　　let a++

done

nice 优先级高的能够优先分配资源，跑得快，花费的时间少，负载越高，效果越明显

实验
在一个负载高的情况下做效果更好，比如一个大文件的cp

[root@zhuchenghan2 ~]# time sh test.sh

real 0m15.137s
user 0m7.310s
sys 0m0.233s

[root@zhuchenghan2 ~]# time nice --19 sh test.sh

real 0m7.686s
user 0m7.324s
sys 0m0.236s

对比发现高优先级的花费时间少

注意：只有管理员才能把优先级往高调，普通用户只能调自己的，并且只能往低调，  调低后还不能再调高

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sar -u 查看cpu相关的历史数据 --这是历史数据,是每十分钟会去采集一次系统相关的数据
sar -u 2 3 两秒一次,显示三次(不是历史数据,是当前动态数据)

sysstat --> 提供sar 命令

sar  的特点:可以对过去时间的系统状态进行分析,但是不能对某个进程进行深入的分析,只能对系统的整体情况进行分析

yum install sysstat -y

service sysstat start

chkconfig sysstat on

安装systat包后，就会自动在 /var/log/sa/saxx 产生数据 xx代表日期
可以使用sar -f /var/log/sa/saxx 去访问 加参数就可以访问不同类型的性能数据

指定查询之前的日期与固定时间点的方法

sar -u -f /var/log/sa/sa18 --查看这个月已经过的18号的cpu历史数据

sar -u -f /var/log/sa/sa18 -s 09:00:00 -e 10:00:00 --指定只看18号9点到10点的cpu历史数据

保存性能数据
sar支持保存成两种格式的文件，一种是文本文件，一种是二进制文件 （只有通过sar自己的命令 -f 参数 才能看）

保存为文本文件,可以直接cat命令查看
sar -p 1 5 > /tmp/test/sar1.txt

保存为二进制文件
sar -p 1 5 -o /tmp/test/sar2.txt 1>/dev/null --会显示到屏幕，可以用1>/dev/null
file /tmp/test/sar2.txt --是data类型文件
sar -f /tmp/test/sar2.txt --使用-f参数读取