cpu 状态详解

Posted 2020-09-17

CPU的：

us（user time） 表示CPU执行用户进程的时间，包括ni时间。通常我们只看这项。 

sy(system time) 表示CPU在内核运行时间，包括IRQ和softirq时间,系统CPU占用率高，表明系统某部份存在瓶颈，通常值越低越好。 

wa(waiting time) CPI在等待I/O操作完成所花费的时间，系统不应该花费大量时间来等待I/O操作，否则说明I/O存在问题。

id(idle time) 系统处于空闲期，等待进程运行。 

ni(nice time) 系统调整进程优先级所花费的时间。

hi(hard irq time) 系统处理硬中断所花费的时间。

si(softirq time) 系统处理软件中断所花费的时间。

st(steal time) 被强制等待虚拟CPU的时间，此时hypervisor在为另一个虚拟处理器服务。

Processor/% Processor Time

 

阀值：处理器的阀值一般设为85%。

含义：这个计数器是处理器活动的主要指标。高数值并不一定是坏事，但是如果其他处理器相关的计数器（比如% Privileged Time 或者 Processor Queue Length）线性增加的话，高CPU使用率就值得调查了。

Processor/% Privileged Time

阀值：如果数值持续大于75%就表示存在瓶颈。

含义：这个计数器表示一个线程在特权模式下所使用的时间比例。当你的程序调用操作系统的方法（比如文件操作，网络I/O或者分配内存），这些操作系统的方法是在特权模式下运行的。

Processor/% Interrupt Time

 

阀值：取决于处理器

含义：这个计数器表示处理器接收处理硬件中断所使用的时间比例。这个值间接指出产生中断的硬件设备活动，比如网络变化。这个计数器显著增加的话表示硬件可能存在问题。

System/Processor Queue Length

 

阀值：平均值持续大于2那么表示CPU存在瓶颈

 

含义：如果就绪的任务超过处理能力线程就会被放进队列。处理器队列是就绪但是未能被处理器执行的线程的集合，这是因为另外一个线程正在执行状态。持续或者反复发生2个以上的队列则明确的表示存在处理器瓶颈。你也能通过减少并发取得更大的吞吐量。

 

你可以结合Processor/% Processor Time来决定增加CPU的话你的程序是否能够受益。即使在多处理器的电脑上，对于CPU时间也是单队列。因此，在多处理器电脑上，Processor Queue Length (PQL)的值除以用来处理负载的CPU个数。

 

如果CPU非常忙（90%以上的使用率），PQL的平均值也持续大于2/CPU， 这是应该存在CPU瓶颈而且能够从更多的CPU中受益。或者，你可以减少线程的数量以及增加应用程序层的队列。这会引起少量的Context Switching，但是少许的Context Switching对于减少CPU负载是有好处的。PQL大于2但是CPU使用率却不高的的常见原因是对CPU时间的请求随机到达而且线程却从处理器申请到不对称的CPU时间。这意味着处理器并不是瓶颈，而你的线程逻辑是需要改进的。

System/Context Switches/sec

 

阀值：按照通常的规律，context switching速率小于5000/秒/CPU是不需要担心的。如果Context Switching速率达到15000/秒/CPU的话就是一个制约因素了。

含义：当一个高优先级的线程取代一个正在运行的低优先级线程，或者高优先级线程阻塞的时候就会发生Context Switching。大量的Context Switching可以发生在许多线程拥有相同的优先级的情况下，这通常表示有太多的线程竞争CPU，如果你没有看到太高的处理器使用率而且发现Context Switch非常低，那么表示线程被阻塞。

 引起上下文切换的原因有哪些？

        对于抢占式操作系统而言， 大体有几种：

        1、当前任务的时间片用完之后，系统CPU正常调度下一个任务；

        2、当前任务碰到IO阻塞，调度线程将挂起此任务，继续下一个任务；

        3、多个任务抢占锁资源，当前任务没有抢到，被调度器挂起，继续下一个任务；

        4、用户代码挂起当前任务，让出CPU时间；

        5、硬件中断；

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