08-09 性能测试--CPU分析性能测试测试

Linux 监控工具 【08-09 性能测试--CPU分析】top：展示所有进程信息
vmstat：展示系统活动，硬件和系统信息

vmstat pid 10

ps：

ps aux | sort -k3nr | head -n 10：展示 CPU / 内存排名

free：展示内存占用

free -g

iostat：展示 IO 信息

iostat -x -k -d

pidstat：展示进程的 CPU 使用情况

pidstat -u -p ALL

[root@ZT-TEST ~]# pidstat -p 8938 -w 1 10 Linux 3.10.0-957.el7.x86_64 (ZT-TEST)2021年10月03日_x86_64_(4 CPU)10时13分44秒UIDPIDcswch/s nvcswch/sCommand 10时13分45秒4289381.001.00gsd-color 10时13分46秒4289381.000.00gsd-color 10时13分47秒4289381.000.00gsd-color

cswch/s：主动切换；值过高，说明内存 IO 资源不足
nvcswch/s：被动切换；值过高，说明时间片不足
mpstat：展示 CPU 所有内核的使用情况

mpstat -P ALL 1

netstat：进程连接数统计

netstat -anp | grep pid | wc -l

jstat：每秒刷新一次 GC 情况

jstat -gcutil pid 1000

dstat：中断与上下文切换统计

dstat -y

strace：拦截系统调用

strace -tt -f -p pid

CPU 基本构成命令：lscpu

[root@ZT-TEST ~]# lscpu Architecture:x86_64 CPU op-mode(s):32-bit, 64-bit Byte Order:Little Endian CPU(s):4# 逻辑 CPU 个数 On-line CPU(s) list:0-3 Thread(s) per core:1# 线程，每个核中有1个线程 Core(s) per socket:1# 核，指每个卡槽下有1个核座：4# socket-卡槽，指每个 CPU 下有4个卡槽 NUMA 节点：1 厂商 ID：GenuineIntel CPU 系列：6 型号：45 型号名称：Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2670 0 @ 2.60GHz 步进：7 CPU MHz：2600.000 BogoMIPS：5200.00 超管理器厂商：VMware 虚拟化类型：完全 L1d 缓存：32K L1i 缓存：32K L2 缓存：256K L3 缓存：20480K NUMA 节点0 CPU：0-3 Flags:fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush mmx fxsr sse sse2 ss syscall nx rdtscp lm constant_tsc arch_perfmon nopl xtopology tsc_reliable nonstop_tsc eagerfpu pni pclmulqdq ssse3 cx16 pcid sse4_1 sse4_2 x2apic popcnt tsc_deadline_timer aes xsave avx hypervisor lahf_lm ssbd ibrs ibpb stibp tsc_adjust arat spec_ctrl intel_stibp flush_l1d arch_capabilities

负载与利用率 CPU负载
命令：top

[root@ZT-TEST ~]# top top - 18:05:32 up 214 days,3:19,1 user,load average: 0.01, 0.02, 0.05 Tasks: 263 total,1 running, 262 sleeping,0 stopped,0 zombie %Cpu(s):0.8 us,0.2 sy,0.0 ni, 99.0 id,0.0 wa,0.0 hi,0.0 si,0.0 st KiB Mem :8174056 total,331764 free,3016584 used,4825708 buff/cache KiB Swap:4194300 total,4191968 free,2332 used.4297980 avail MemPID USERPRNIVIRTRESSHR S%CPU %MEMTIME+ COMMAND 8938 gdm200777872760529500 S2.00.92493:51 gsd-color 12511 root200 5735740 14869616064 S0.71.8 358:06.15 java 4785 root20016423225361644 R0.30.00:00.06 top 5820 root20032021668805388 S0.30.1 282:22.54 vmtoolsd

平均负载：
load average: 0.01, 0.02, 0.05
平均负载是指单位时间内，系统处于可运行状态和不可中断状态的平均进程数，也就是平均活跃进程数

可运行状态的进程：正在使用 CPU 或者正在等待 CPU 的进程，也就是处于 R 状态（Running 或 Runnable）的进程
不可中断状态的进程：正处于内核态关键流程中的进程，并且这些流程是不可打断的，比如最常见的是等待硬件设备的 I/O 响应，也就是我们在 ps 命令中看到的 D 状态（Uninterruptible Sleep，也称为 Disk Sleep）的进程

CPU 利用率
当平均负载等于 CPU(s): 4 (逻辑 CPU 个数) ，说明每个 CPU 都得到了充分利用
通过 top 查看整体每个进程的 CPU 利用率
通过 mpstat -P ALL 1 查看逻辑 CPU 利用率

[root@ZT-TEST ~]# mpstat -P ALL 1 Linux 3.10.0-957.el7.x86_64 (ZT-TEST)2021年10月02日_x86_64_(4 CPU)18时16分57秒CPU%usr%nice%sys %iowait%irq%soft%steal%guest%gnice%idle 18时16分58秒all0.750.000.250.000.000.000.000.000.0099.00 18时16分58秒00.000.000.000.000.000.000.000.000.00100.00 18时16分58秒11.010.001.010.000.000.000.000.000.0097.98 18时16分58秒22.000.000.000.000.000.000.000.000.0098.00 18时16分58秒30.000.000.000.000.000.000.000.000.00100.00# 0--3 分别代表4个 CPU

mpstat -P ALL 1 的结果分析：

%usr：用户空间；导致空间不足原因：代码、项目运行
%sys：系统空间；导致空间不足原因：内存不足、CPU不足、IO故障、网络故障……
%irq：上下文切换
%soft：软中断
%steal：硬中断

CPU 利用率与平均负载的关系：

CPU 利用率=100%，平均负载=CPU 个数：理想状态，CPU 得到充分利用，队列中没有排队等待的线程
CPU 利用率=100%，平均负载>CPU 个数：CPU 满载，超负荷运行，队列中有排队等待的线程
CPU 利用率<100%，平均负载

命令：vmstat 1 10

[root@ZT-TEST ~]# vmstat 1 10 procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu----- rbswpdfreebuffcachesisobiboincs us sy id wa st 103368 29226804204 434518400010000 10000 003368 29226884204 4345216000814322910 10000 003368 29226884204 4345216000017328110 9900 # 当 r + b 远远大于 CPU 线程数，说明系统处于过载状态

进程优先级命令：top

[root@ZT-TEST ~]# top top - 10:13:15 up 214 days, 19:26,1 user,load average: 0.06, 0.05, 0.05 Tasks: 262 total,1 running, 261 sleeping,0 stopped,0 zombie %Cpu(s):0.7 us,0.2 sy,0.0 ni, 99.2 id,0.0 wa,0.0 hi,0.0 si,0.0 st KiB Mem :8174056 total,338476 free,3015636 used,4819944 buff/cache KiB Swap:4194300 total,4191968 free,2332 used.4282596 avail MemPID USERPRNIVIRTRESSHR S%CPU %MEMTIME+ COMMAND 8938 gdm200778004762449500 S1.70.92510:43 gsd-color 26591 kingkong200 57227841.2g24080 S0.7 15.6 765:28.80 java 5820 root20032021668805388 S0.30.1 283:16.87 vmtoolsd 5860 avahi2006236424641864 S0.30.0 458:16.62 avahi-daemon 12511 root200 5735740 14869616064 S0.31.8 363:33.44 java 31958 root20016423225361644 R0.30.00:00.04 top

PR：进程的实时优先级；范围是从 0 到 99。PR 的值越高，进程优先级就越高
NI：范围从-20 到+19，正值表示低优先级，负值表示高优先级。0 表示不调整该进程的优先级

两者关系：NI 越低，进程时间片越多，PR 值越低，进程的优先级就越高
进程优先级调整方式：top 命令下按 R 键，先输入进程号，再输入优先级数值（-10~+19）

模拟负载 stress
参考链接：
https://blog.csdn.net/weixin_...
安装：

yum install -y epel-release.noarch && yum -y update yum install -y stress stress-ng

常用命令（使用注意事项：不要生成过多进程，会损伤 CPU）：

stress-ng -c 2 -t 30 -c：指定进程数 -t 指定时间
stress-ng -c 2 --cpu-method pi：产生 2 个进程做圆周率算法压力
stress-ng -c 16 --cpu-method all：生成 16 个进程使用多种不同的算法竞争 CPU
taskset -c 16 stress-ng --timeout 30 --cpu 1：生成 16 个进程对索引为 0 的逻辑 CPU 施加压力, 持续 30 秒
stress-ng -c 16 --timeout 300：模拟 16 个进程争夺 CPU 持续 300 秒
stress-ng -i 1 --timeout 600：模拟 IO 进程