压测中的CPU指标分析

Posted 2023-03-20

参考技术A 压测中三个指标CPU Utilization（CPU利用率）、Load Average（负载平均值）和Context Switch Rate（上下文切换率）

CPU Utilization  好理解，就是CPU的利用率，75%以上就比较高了（也有说法是80%或者更高）。除了这个指标外，还要结合Load Average和Context Switch Rate来看，有可能CPU高是因为后两个指标高导致的。

Load Average  ，这个很难衡量。网上搜了一圈，还没见到几个合理的解释。我100个并发用户测试数来这两个值是：77.534%，6.108，CPU利用率比较高，Load Average也好像有点高。后来发现了如下两片博文：  理解Load Average做好压力测试  ，“Load Average是 CPU的 Load，它所包含的信息不是 CPU的使用率状况，而是在一段时间内 CPU正在处理以及等待 CPU处理的进程数之和的统计信息，也就是 CPU使用队列的长度的统计信息。 ”，基本解释了multi-process,multi-thread程序的原理。 理解Linux处理器的负载均值（翻译）  ，简单说起来就一句话：   Load Average < CPU个数 * 核数 *0.7

比如1个1核CPU，Load Average < 1 * 1 * 0.7；1个4核的CPU，Load Average必须 < 1 * 4 * 0.7 = 2.8。

查看cpu的信息：grep 'model name' /proc/cpuinfo

Context Switch Rate  。就是Process（Thread）的切换，如果切换过多，会让CPU忙于切换，也会导致影响吞吐量。《 高性能服务器架构  》这篇文章的第2节就是说的是这个问题的。究竟多少算合适？google了一大圈，没有一个确切的解释。Context Switch大体上由两个部分组成：中断和进程(包括线程)切换，一次中断（Interrupt）会引起一次切换，进程（线程）的创建、激活之类的也会引起一次切换。CS的值也和TPS（Transaction Per Second）相关的，假设每次调用会引起N次CS，那么就可以得出

 Context Switch Rate = Interrupt Rate + TPS* N

CSR减掉IR，就是进程/线程的切换，假如主进程收到请求交给线程处理，线程处理完毕归还给主进程，这里就是2次切换。也可以用CSR、IR、TPS的值代入公式中，得出每次事物导致的切换数。因此，要降低CSR，就必须在每个TPS引起的切换上下功夫，只有N这个值降下去，CSR就能降低，理想情况下N=0，但是无论如何如果N >= 4，则要好好检查检查。另外网上说的CSR<5000，我认为标准不该如此单一。

top -d 5 (5秒刷新一个top数据)

top命令的第一行  top - 20:05:30 up 24 days, 10:46, 2 users, load average: 0.04, 0.03, 0.05

显示的内容依次为“系统当前时间 、系统到目前为止已运行的时间、当前登录系统的用户数量、系统负载(任务队列的平均长度)三个值分别为1分钟、5分钟、15分钟前到现在的平均值【这三个一般会小于1，如果持续高于5，请仔细查看那个程序影响系统的运行】

top命令的第二行  Tasks: 153 total, 1 running, 152 sleeping, 0 stopped, 0 zombie

显示的内容依次“所有启动的进程数”、“正在运行的进程数”、“挂起的进程数”、“停止的进程数”、“僵尸进程数”。

top命令的第三行  %Cpu(s): 0.1 us,   0.0 sy,  0.0 ni,  99.8 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.1 st

显示的内容依次为“用户空间占用CPU百分比”、“内核空间占用CPU百分比”、“用户空间内改变过优先级的进程占用CPU百分比”、“空闲CPU百分比”、“等待输入输出（IO）CPU时间百分比”、“CPU服务于硬件中断所耗费的时间总额”、“CPU服务软中断所耗费的时间总额”、“Steal Time”

（主要看id空闲CPU百分比）

top命令的第四行   KiB Mem : 16241836 total, 944800 free, 7689124 used, 7607912 buff/cache

显示内容依次为“物理内存总量”、“已使用的物理内存”、“空闲物理内存”、“内核缓存内存量”。

top命令的第五行   KiB Swap: 8257532 total, 8221180 free, 36352 used. 7254304 avail Mem

显示内容依次为“交换区总量”、“已使用交互区总量”、“空闲交换区总量”、“缓冲的交换区总量”

PID：进程ID，进程的唯一标识符

USER：进程所有者的实际用户名。

PR：进程的调度优先级。这个字段的一些值是'rt'。这意味这这些进程运行在实时态。

NI：进程的nice值（优先级）。越小的值意味着越高的优先级。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。进程使用的虚拟内存总量，单位kb。VIRT=SWAP+RES

RES：驻留内存大小。驻留内存是任务使用的非交换物理内存大小。进程使用的、未被换出的物理内存大小，单位kb。RES=CODE+DATA

SHR：SHR是进程使用的共享内存。共享内存大小，单位kb

S：这个是进程的状态。它有以下不同的值:

D - 不可中断的睡眠态。

R – 运行态

S – 睡眠态

T – 被跟踪或已停止

Z – 僵尸态

%CPU：自从上一次更新时到现在任务所使用的CPU时间百分比。

%MEM：进程使用的可用物理内存百分比。

TIME+：任务启动后到现在所使用的全部CPU时间，精确到百分之一秒。

COMMAND：运行进程所使用的命令。进程名称（命令名/命令行）

Linux性能监控：

http://blog.csdn.net/tianlesoftware/archive/2011/02/21/6198780.aspx