CPU性能分析

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了CPU性能分析相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

CPU性能分析工具

lscpu：查看CPU硬件信息

lscpu

Architecture:          x86_64
CPU op-mode(s):        32-bit, 64-bit
Byte Order:            Little Endian
CPU(s):                4
On-line CPU(s) list:   0-3
Thread(s) per core:    1
Core(s) per socket:    1
Socket(s):             4
NUMA node(s):          1
Vendor ID:             GenuineIntel
CPU family:            6
Model:                 58
Model name:            Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2690 v2 @ 3.00GHz
Stepping:              0
CPU MHz:               2999.498
BogoMIPS:              6000.00
Hypervisor vendor:     VMware
Virtualization type:   full
L1d cache:             32K
L1i cache:             32K
L2 cache:              256K
L3 cache:              25600K
NUMA node0 CPU(s):     0-3
Flags:                 fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush dts mmx fxsr sse sse2 ss syscall nx rdtscp lm constant_tsc arch_perfmon pebs bts nopl xtopology tsc_reliable nonstop_tsc pni pclmulqdq ssse3 cx16 pcid sse4_1 sse4_2 x2apic popcnt tsc_deadline_timer aes xsave avx f16c rdrand hypervisor lahf_lm fsgsbase tsc_adjust smep arat

lscpu：命令可以查看当前CPU配置信息，包括处理器型号以及核心数缓存等信息，CPU相当于人体的大脑，在系统中起着非常重要的作用，CPU性能越高，处理任务的能力就越强。

sar/top/uptime/mpstat/vmstat：CPU性能分析工具

sar命令

? sar命令是系统管理员必须掌握的一项重要技能，sar命令可以用来分析几乎所有的系统信息，这就要求我们不得不掌握。

  • 安装sar命令

yum -y install sysstat

  • 使用sar命令分析CPU负载

sar -u

[[email protected] ~]# sar -u
Cannot open /var/log/sa/sa30: No such file or directory

如果出现以上的报错，是因为sar命令还没有创建当天的文件，sar会将数据写入到/var/log/sa目录下，如果需要也可以从该目录下读取响应时间段的日志进行分析，当出现以上报错时执行sar -o 1来创建相应文件即可，创建文件后可以正常使用该命令。

sar -u

Linux 3.10.0-693.el7.x86_64 (domainX.com)   01/30/2019  _x86_64_    (4 CPU)

06:34:32 AM     CPU     %user     %nice   %system   %iowait    %steal     %idle
06:34:33 AM     all      5.00      0.00      3.75      0.00      0.00     91.25
06:34:34 AM     all      4.24      0.00      4.24      0.00      0.00     91.52
06:34:35 AM     all      4.77      0.00      3.52      0.00      0.00     91.71
06:34:36 AM     all      4.51      0.00      3.51      0.00      0.00     91.98
06:34:37 AM     all      5.01      0.00      3.51      0.00      0.00     91.48
06:34:37 AM     all      6.84      0.00      5.70      0.00      0.00     87.45
06:40:01 AM     all      4.84      0.00      3.53      0.00      0.00     91.62
Average:        all      4.84      0.00      3.54      0.00      0.00     91.61
  • %user 用户模式下消耗的CPU时间的比例；
  • %nice 通过nice改变了进程调度优先级的进程，在用户模式下消耗的CPU时间的比例
  • %system 系统模式下消耗的CPU时间的比例；
  • %iowait CPU等待磁盘I/O导致空闲状态消耗的时间比例；
  • %steal 利用Xen等操作系统虚拟化技术，等待其它虚拟CPU计算占用的时间比例；
  • %idle CPU空闲时间比例。

sar -u 执行时长 执行次数：使用详细参数可以获得自己需要的详细信息，如果只输入一个参数，将会一直执行。

top命令

? top命令应该是工作中使用频率较高的命令，主要可以用来分析当前系统上运行的进程占用CPU内存百分比等详情，要注意的是top命令是动态的。
top

top - 06:59:35 up 5 days,  1:50,  1 user,  load average: 1.01, 1.03, 0.87
Tasks: 196 total,   1 running, 195 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu0  :  4.3 us,  4.6 sy,  0.0 ni, 91.1 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu1  :  8.0 us,  2.3 sy,  0.0 ni, 89.7 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu2  :  4.0 us,  4.3 sy,  0.0 ni, 91.7 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu3  :  3.3 us,  3.0 sy,  0.0 ni, 93.7 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem :  3865308 total,   219532 free,   903832 used,  2741944 buff/cache
KiB Swap:  2097148 total,  2097148 free,        0 used.  2461924 avail Mem

   PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU %MEM     TIME+ COMMAND
 18216 polkitd   20   0  618040  15924   5344 S   7.0  0.4 404:15.95 polkitd
  4564 vnc       20   0 3708324 387844  70204 S   6.6 10.0 340:10.11 gnome-shell
   729 dbus      20   0   63620   3752   1872 S   2.3  0.1 139:20.52 dbus-daemon
  3904 root      20   0  396292   6064   3184 S   2.0  0.2  98:04.54 accounts-daemon
  4687 vnc       20   0  456552   3364   2736 S   0.7  0.1  37:05.68 gsd-account
  4700 vnc       20   0  712568  15436   9560 S   0.3  0.4   1:38.53 gsd-color
     1 root      20   0  193920   6984   4048 S   0.0  0.2   0:19.82 systemd
     2 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.08 kthreadd
     3 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:04.29 ksoftirqd/0
     5 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 kworker/0:0H
     7 root      rt   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:29.91 migration/0
     8 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 rcu_bh
     9 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   3:32.82 rcu_sched
    10 root      rt   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:01.54 watchdog/0
    11 root      rt   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:01.48 watchdog/1
    12 root      rt   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:29.17 migration/1
    13 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:04.12 ksoftirqd/1
    15 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 kworker/1:0H
    16 root      rt   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:01.51 watchdog/2
    17 root      rt   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:29.48 migration/2
    18 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:03.82 ksoftirqd/2
    20 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 kworker/2:0H
    21 root      rt   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:01.50 watchdog/3
    22 root      rt   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:29.93 migration/3
    23 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:04.09 ksoftirqd/3
    25 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 kworker/3:0H
    27 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 kdevtmpfs
    28 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 netns
    29 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.28 khungtaskd
    30 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 writeback
    31 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 kintegrityd
    32 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 bioset
    33 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 kblockd
    34 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 md
    40 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.14 kswapd0
    41 root      25   5       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 ksmd
    42 root      39  19       0      0      0 S   0.0  0.0   0:01.88 khugepaged
    43 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 crypto

在top动态界面中按大写的P可以以进程的CPU占用从高到低进行排序，方便我们在CPU使用率非常高的情况下快速定位到是那个进程导致的，按大写的M将会以进程内存占用百分比由高到低进行排序，按1将会显示当前所有CPU的使用情况。顺便说下这个命令吧，也比较常用。ps -aux --sort -pcpu是按照CPU占用进行排序。

uptime命令

? uptime命令非常简单，只是用来看系统运行的负载情况以及时间，没什么可以详细讲解的。需要我们注意的是load average给出的三个值分别代表系统1分钟、5分钟以及15分钟的负载情况，如果第一个值负载很低，第三个值负载很高，那就表明15分钟前系统的负载很高，但是现在已经恢复了，具体数值多少用来评价负载的高低呢，这个没有一个准确的数字，正常情况下是和CPU核心数成正比的，例如：4C服务器当负载达到4时已经非常高了。

mpstat命令

? 使用此命令得到的数据和以上数据信息类似，这里也就不详细解释数据的参数了。mpstat

[[email protected] ~]# mpstat
Linux 3.10.0-693.el7.x86_64 (domainX.com)   01/30/2019  _x86_64_    (4 CPU)

07:04:31 AM  CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
07:04:31 AM  all    3.83    0.00    2.66    0.01    0.00    0.10    0.00    0.00    0.00   93.40

vmstat命令

? vmstat命令与mpstat命令类似，vmstat命令也提供了很多重要的系统信息，所以我们需要对输出内容有一定的了解。
vmstat

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 1  0      0 219660   4708 2737284    0    0     1     2    3   22  4  3 93  0  0
  • procs：b这列表示的是不可中断睡眠的进程，这个数值往往与磁盘IO有关。
  • system：in/cs数值偏高说明系统繁忙。
  • CPU：st资源在虚拟化环境中比较重要，例如st数值偏高可能是物理主机上运行了太多虚拟机导致。

geekbench：CPU压测工具

? 一个商业化软件，可以对CPU性能进行压测，最终生成web版界面评分，感兴趣的同学可以执行下面的命令在Linux 7系列上进行安装。
sudo yum -y install glibc.i686 libstdc++ libstdc++.i686
sudo wget http://qiniu.pasca.top/Geekbench-4.3.0-Linux.tar.gz
sudo tar xf Geekbench-4.3.0-Linux.tar.gz
cd Geekbench-4.3.0-Linux/
./geekbench_x86_64

以上是关于CPU性能分析的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

分析定位占用CPU资源高的JVM线程

RuntimeError: ‘lengths’ argument should be a 1D CPU int64 tensor, but got 1D cuda:0 Long tensor(代码片段

Leetcode:Task Scheduler分析和实现

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python常用代码

Unity HTFramework框架（四十）Debug的性能监控