CPU性能篇03-如何分析CPU使用率高

01

—

• user（通常缩写为 us），代表用户态 CPU 时间。注意，它不包括下面的 nice 时间，但包括了 guest 时间。

• nice（通常缩写为 ni），代表低优先级用户态 CPU 时间，也就是进程的 nice 值被调整为 1-19 之间时的 CPU 时间。这里注意，nice 可取值范围是 -20 到 19，数值越大，优先级反而越低。

• system（通常缩写为 sys），代表内核态 CPU 时间。

• idle（通常缩写为 id），代表空闲时间。注意，它不包括等待 I/O 的时间（iowait）。

• iowait（通常缩写为 wa），代表等待 I/O 的 CPU 时间。

• irq（通常缩写为 hi），代表处理硬中断的 CPU 时间。

• softirq（通常缩写为 si），代表处理软中断的 CPU 时间。

• steal（通常缩写为 st），代表当系统运行在虚拟机中的时候，被其他虚拟机占用的 CPU 时间。

• guest（通常缩写为 guest），代表通过虚拟化运行其他操作系统的时间，也就是运行虚拟机的 CPU 时间。

• guest_nice（通常缩写为 gnice），代表以低优先级运行虚拟机的时间。

 CPU 使用率，就是除了空闲时间外的其他时间占总 CPU 时间的百分比，用公式来表示就是：

Linux 通过 /proc 虚拟文件系统，向用户空间提供了系统内部状态的信息，而 /proc/stat 提供的就是系统的 CPU 和任务统计信息。比方说，如果你只关注 CPU 的话，可以执行下面的命令：

这里的输出结果是一个表格。其中，第一列表示的是 CPU 编号，如 cpu0、cpu1 ，而第一行没有编号的 cpu  ，表示的是所有 CPU 的累加。其他列则表示不同场景下 CPU 的累加节拍数，它的单位是 USER_HZ，也就是 10 ms（1/100 秒），所以这其实就是不同场景下的 CPU 时间

/proc/stat属于系统级别的CPU统计信息，当然还有进程的CPU时间，具体文件为 /proc/PID/stat文件

文件里的时间为开机以来的节拍数累加值，所以直接算出来的，是开机以来的平均 CPU 使用率，一般没啥参考价值。事实上，为了计算 CPU 使用率，性能工具一般都会取间隔一段时间（比如 3 秒）的两次值，作差后，再计算出这段时间内的平均 CPU 使用率，即

top 命令并没有细分进程的用户态 CPU 和内核态 CPU

在top命令中  %CPU 它是用户态和内核态 CPU 使用率的总和，包括进程用户空间使用的 CPU、通过系统调用执行的内核空间 CPU 、以及在就绪队列等待运行的 CPU。在虚拟化环境中，它还包括了运行虚拟机占用的 CPU

查看进程的详细情况，可以使用pidstat命令，专门分析每个进程 CPU 使用情况的工具

# 每隔1s 输出5组cpu使用率
$ pid stat 1 5

• 用户态 CPU 使用率 （%usr）；

• 内核态 CPU 使用率（%system）；

• 运行虚拟机 CPU 使用率（%guest）；

• 等待 CPU 使用率（%wait）；

• 以及总的 CPU 使用率（%CPU）

最后Average展示了5组数据的平均值

CPU使用率过高怎么办？

在top中CPU使用率各个指标对应的思路:

• 用户 CPU 和 Nice CPU 高，说明用户态进程占用了较多的 CPU，所以应该着重排查进程的性能问题。

• 系统 CPU 高，说明内核态占用了较多的 CPU，所以应该着重排查内核线程或者系统调用的性能问题。

• I/O 等待 CPU 高，说明等待 I/O 的时间比较长，所以应该着重排查系统存储是不是出现了 I/O 问题。

• 软中断和硬中断高，说明软中断或硬中断的处理程序占用了较多的 CPU，所以应该着重排查内核中的中断服务程序。

在日常工作中，我们可以使用top,pidstat可以找到是哪个进程占用CPU使用率高，那么如何找到是具体哪个函数呢，可以使用以下工具查看

# -g开启调用关系分析，-p指定要分析的进程ID号
$ perf top -g -p 进程ID

perf top命令是展示实时的数据，有时候无法用于离线或者后续的分析

可以使用 perf record 提供了保存数据的功能，保存后的数据，需要你用 perf report 解析展示

perf record -g # -g代表记录调用关系的采样数据

笔记来源: