linux 性能自我学习 ———— cpu 快速定位问题 [六]

前言

主要介绍一下cpu如何快速定位问题。

正文

cpu 的一些性能指标：

1. cpu 使用率

cpu 使用率描述了非空闲时间占总cpu时间的百分比，根据cpu上运行任务的不同，又被分为用户cpu、系统cpu、 i/o 等待cpu、 软中断、硬中断。

用户cpu使用率，包括用户态cpu使用率，和低优先级用户态cpu 使用率，表示cpu 在用户态运行的时间的百分比。

用户cpu 使用率搞，通常说明应用程序比较繁忙。

1. 系统cpu使用率，表示cpu在内核态运行的时间百分比（不包括中断）。系统cpu使用率高，说明内核比较繁忙。

2. 等待i/o 的cpu使用率，通常也称为iowait，表示等待i/o 的时间百分比。 io wait高，说说吗系统与硬件设备的i/o交互时间比较长。

3. 软中断和硬中断的cpu使用率，分布表示内核调用软中断处理程序、硬中断处理程序的时间百分比。它们的使用率搞，通常说明系统发送了大量的中断。

2. 平均负载

也就是系统的平均活跃进程数，它反应了系统的整体负债情况，主要包括三个数值，分别指过去1分钟、过去5分钟、过去15分钟的平均负载。

理想情况下，平均负载等于逻辑cpu个数，它表示cpu恰好被充分利用，一般可以大于70%。

3. 进程上下文切换

1. 无法获取资源导致的资源上下文切换

2. 被系统强制调度导致的非自愿上下文切换

上下文切换，本身保证了linux 正常运行的一项核心功能。但过多的上下文切换，会将原本运行进程的cpu时间，消耗在寄存器、内核栈、以及虚拟内存等数据的保存和恢复上，

缩短进程真正运行的时间，称为性能瓶颈。

用什么工具来排查呢？

几个案例总结:

1. 平均负载案例。

先用uptime，查看系统的平均负载；而在平均负载升高后，又用mpstat和pidstat，分布观察了每个cpu 和 每个进程cpu的使用情况，进而找出导致平均负载高的进程，使用的是stress 工具。

1. 上下文切换的案例

先用vmstat 查看系统上下文切换和中断次数。

然后通过pidstat，观察和进程的自愿上下文切换和非自愿上下文切换情况。最后通过pidstat，观察线程的上下文切换情况，找出上下文切换次数增多的根源，也就是我们的基准测试工具sysbench。

1. 进程cpu 升高案例，先用top，然后是perf top。

2. 短时进程问题，系统cpu搞，但是找不到进程。 可能是短时进程，崩溃等。

通过perf record 和 perf report。

短时进程可以使用execsnoop。

1. 不可中断进程或者僵尸进程的案例。 我们先用top 观察到了iowait升高的问题，并发现了大量的不可中断进程和僵尸进程；

接着我们用dstat 发现是磁盘导致的，于实通过pidstat 找到了相关的进程。 可以用strace查看进程系统调用失了，最后通过perf分析进程调用链，发现磁盘i/o问题。

1. 软中断案例，通过top 观察到，系统的软中断cpu 使用高。

通过top查看系统的软中断cpu使用率升高；接着查看/proc/softirqs 找到了几种变化快的软中断，通过sar命令，发现网络小包的问题。

最后用tcpdump 找出网络帧的类型和来源，确定是一个syn flood 攻击导致的。

工具表:

示例图:

结

下一节，内存相关。