Linux系統(tǒng)CPU負載的查詢和案例分析
概述
本文主要介紹Linux系統(tǒng)CPU負載的查詢和案例分析進行說明。
詳細信息
阿里云提醒您：
- 如果您對實例或數(shù)據(jù)有修改、變更等風險操作，務(wù)必注意實例的容災(zāi)、容錯能力，確保數(shù)據(jù)安全。
- 如果您對實例（包括但不限于ECS、RDS）等進行配置與數(shù)據(jù)修改，建議提前創(chuàng)建快照或開啟RDS日志備份等功能。
- 如果您在阿里云平臺授權(quán)或者提交過登錄賬號、密碼等安全信息，建議您及時修改。
注意：本文相關(guān)配置及說明已在CentOS 6.5 64位操作系統(tǒng)中進行過測試。其它發(fā)行版的配置可能有所差異，具體情況請參閱相應(yīng)發(fā)行版的官方文檔。
如果Linux系統(tǒng)的ECS實例CPU持續(xù)保持高使用率，則會對系統(tǒng)穩(wěn)定性和業(yè)務(wù)運行造成影響。可以按如下步驟進行處理。
- 定位問題。找到影響CPU使用率過高的具體進程。
-
分析處理。查看影響CPU使用率過高的進程是否正常，并分類進行處理。
- 對于正常進程：您需要對程序進行優(yōu)化或者升級服務(wù)器配置。
- 對于異常進程：您可以手動對進程進行查殺，也可以使用第三方安全工具去查殺。
CPU負載的查詢分析
在Linux系統(tǒng)中，查看進程的常用命令如下所示。本文主要介紹vmstat和top。
- vmstat
- top
- ps -aux
- ps -ef
使用vmstat命令查看
通過vmstat命令，從系統(tǒng)維度查看CPU資源的使用情況。命令格式類似如下，表示結(jié)果一秒刷新一次。
vmstat -n 1
示例如下。
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 2684984 310452 2364304 0 0 5 17 19 35 4 2 94 0 0 0 0 0 2687504 310452 2362268 0 0 0 252 1942 4326 5 2 93 0 0 0 0 0 2687356 310460 2362252 0 0 0 68 1891 4449 3 2 95 0 0 0 0 0 2687252 310460 2362256 0 0 0 0 1906 4616 4 1 95 0 0
注：返回結(jié)果中的主要數(shù)據(jù)列說明如下。
- r：表示系統(tǒng)中CPU等待處理的線程。一個CPU每次只能處理一個線程，所以該數(shù)值越大，通常表示系統(tǒng)運行越慢。
- us：用戶模式消耗的CPU時間百分比。該值較高時，說明用戶進程消耗的CPU時間比較多。如果該值長期超過50%，則需要對程序算法或代碼等進行優(yōu)化。
- sy：內(nèi)核模式消耗的CPU時間百分比。
- wa：IO等待消耗的CPU時間百分比。該值較高時，說明IO等待比較嚴重，這可能磁盤大量作隨機訪問造成的，也可能是磁盤性能出現(xiàn)了瓶頸。
- id：處于空閑狀態(tài)的CPU時間百分比。如果該值持續(xù)為0，同時sy是us的兩倍，則通常說明系統(tǒng)面臨CPU資源短缺。
使用top命令查看
- 登錄Linux實例。
-
執(zhí)行如下命令，從進程緯度來查看CPU、內(nèi)存等資源的使用情況。命令格式類似如下。
系統(tǒng)顯示類似如下。
top
top - 17:27:13 up 27 days, 3:13, 1 user, load average: 0.02, 0.03, 0.05 Tasks: 94 total, 1 running, 93 sleeping, 0 stopped, 0 zombie %Cpu(s): 0.3 us, 0.1 sy, 0.0 ni, 99.5 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.1 st KiB Mem: 1016656 total, 946628 used, 70028 free, 169536 buffers KiB Swap: 0 total, 0 used, 0 free. 448644 cached Mem PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 1 root 20 0 41412 3824 2308 S 0.0 0.4 0:19.01 systemd 2 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.04 kthreadd
-
針對負載問題，您只需關(guān)注回顯的第一行和第三行信息，詳細說明如下。
- top命令的第一行顯示的內(nèi)容17:27:13 up 27 days, 3:13, 1 user, load average: 0.02, 0.03, 0.05，依次為系統(tǒng)當前時間、系統(tǒng)到目前為止已運行的時間、當前登錄系統(tǒng)的用戶數(shù)量、系統(tǒng)負載，這與直接執(zhí)行uptime命令查詢結(jié)果一致。
- top命令的第三行會顯示當前CPU資源的總體使用情況，下方會顯示各個進程的資源占用情況。
-
通過 P 鍵，可以對CPU使用率進行倒序排列，進而定位系統(tǒng)中占用CPU較高的進程。
提示：通過 M 鍵，您可以對系統(tǒng)內(nèi)存使用情況進行排序。如果有多核CPU，數(shù)字鍵1可以顯示每核CPU的負載狀況。
-
執(zhí)行如下命令，可以查看每個進程ID對應(yīng)的程序文件。
ll /proc/PID/exe
操作案例
案例一：使用top命令終止CPU消耗較大的進程
通過top命令查看系統(tǒng)的負載問題，并定位耗用較多CPU資源的進程，在運行界面快速終止相應(yīng)的異常進程。
- 想要終止某個進程，先鍵入小寫字母 k。
-
輸入想要終止的進程PID，默認為輸出結(jié)果的第一個PID。如下圖所示，假如想要終止PID為23的進程，輸入23后回車。
-
操作成功后，界面會出現(xiàn)類似Send pid 23 signal [15/sigterm]的提示信息讓用戶進行確認。按回車確認即可。
案例二：CPU使用率較低但負載較高
問題描述
當前Linux系統(tǒng)沒有業(yè)務(wù)程序運行。通過top命令觀察，發(fā)現(xiàn)CPU很空閑，但是load average卻非常高，如下圖所示。
處理辦法
load average是對CPU負載進行評估的，其值越高說明其任務(wù)隊列越長，處于等待執(zhí)行的任務(wù)越多。出現(xiàn)此種情況時，可能是由于僵死進程導(dǎo)致的?？梢酝ㄟ^ps -axjf命令查看是否存在 D+ 狀態(tài)進程，該狀態(tài)是指不可中斷的睡眠狀態(tài)。處于該狀態(tài)的進程無法終止，也無法自行退出。只能通過恢復(fù)其依賴的資源或者重啟系統(tǒng)來解決。
案例三：kswapd0進程占用CPU較高
操作系統(tǒng)使用分頁機制來管理物理內(nèi)存。操作系統(tǒng)將磁盤的一部分劃出來作為虛擬內(nèi)存，由于內(nèi)存的速度要比磁盤快得多，所以操作系統(tǒng)要按照某種換頁機制將不需要的頁面換到磁盤中，將需要的頁面調(diào)到內(nèi)存中。由于內(nèi)存持續(xù)不足，這個換頁動作持續(xù)進行。kswapd0是虛擬內(nèi)存管理中負責換頁的進程，當服務(wù)器內(nèi)存不足的時候kswapd0會執(zhí)行換頁操作，這個換頁操作是十分消耗主機CPU資源的。如果通過top命令發(fā)現(xiàn)該進程持續(xù)處于非睡眠狀態(tài)，且運行時間較長，可以初步判定系統(tǒng)在持續(xù)的進行換頁操作，可以將問題轉(zhuǎn)向內(nèi)存不足的原因來排查。
問題描述
kswapd0進程占用了系統(tǒng)大量CPU資源。
處理辦法
-
執(zhí)行如下命令，查看kswapd0進程。
系統(tǒng)顯示類似如下，發(fā)現(xiàn)kswapd0進程持續(xù)處于非睡眠狀態(tài)，且運行時間較長并持續(xù)占用較高CPU資源，則通常是由于系統(tǒng)在持續(xù)的進行換頁操作所致。
top
- 通過free 、ps等指令進一步查詢系統(tǒng)及系統(tǒng)內(nèi)進程的內(nèi)存占用情況，做進一步排查分析。
-
針對系統(tǒng)當前內(nèi)存不足的問題，您可以重啟一些服務(wù)，釋放內(nèi)存。
提示：從長遠的角度來看，您需要對內(nèi)存大小進行升級。
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