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Linux性能优化之从CPU开始

2019-11-16 11:58 |来自: 互联网 1238 0

摘要: 对于Web开发人员来说，应用基本搭建在Linux服务器上。你可以对应用，Tomcat等进入优化，但是否有对Linux服务器做优化呢？Linux服务器的优化是有局限性的，它限制于硬件，我们能做的就是在这样的硬件下，把最好最优的资源指派给我们的应用使用，让我们的应用能获得最好的运行环境。前面也说了，linux的 ...

关键词： CPU 命令时间系统内存进程百分比情况消耗统计

对于Web开发人员来说，应用基本搭建在Linux服务器上。你可以对应用，Tomcat等进入优化，但是否有对Linux服务器做优化呢？Linux服务器的优化是有局限性的，它限制于硬件，我们能做的就是在这样的硬件下，把最好最优的资源指派给我们的应用使用，让我们的应用能获得最好的运行环境。

前面也说了，linux的局限性主要由硬件所决定的，那我们就需要针对硬件的使用数据来判断出当前性能情况。本篇是针对CPU检测的一些命令说明，让大家可以从CPU的使用情况来判断出哪里出现问题，找到了问题出在，才能对阵下药。请关注后续性能优化的其它文章！

一、CPU性能评估

CPU，对于学计算机的人来说，知道它对服务器的重要性，它就是服务器的心脏。我们的应用在处理逻辑时的任何操作都会以线程的方式向CPU发出指令，CPU计算完后把结果返回给应用，如果CPU的资源被其他无关的线程占用，那我们的应用在高并发下就不能得到很好的计算体验。

1、vmstat命令

命令作用：显示关于系统各种资源之间相关性能的简要信息，这里我们主要用它来看CPU的负载情况。

r：表示运行和等待CPU时间片的进程线，这个值如果长期大于系统CPU的个数，说明CPU不足，需要增加CPU
b：表示在等待资源的进程数，比如正在等待I/O或内存交换。
swpd：表示切换内存交换区的内存数（以k为单位），如果出现swpd的值不为0，或者比较大，si,so的值长期为0的情况下，一般不会影响系统性能
free：表示当前空闲的物理内存数（以k为单位）
buff：表示bufffers cache（缓冲器缓存）的内存数（以k为单位），一般对块设备的读写才需要缓冲
cache：表示page cached的内存数，一般作为文件系统cached，频繁访问的文件都会被cached，如果cache值较大，说明cached的文件数较多，如果此时IO中的bi比较小，说明文件系统效率不错
si：表示由磁盘调入内存，也就是内存进入内存交换区的大小
so：表示内存调入磁盘，也就是内存交换区进入内存的大小
bi：表示从块设备读入数据的总量（也就是读磁盘的速度，每秒kb为单位）
bo：表示写入块设备数据的总量（也就是写磁盘的速度，每秒kb为单位）
in：表示在某一时间间隔中所观测到的每秒设备中断数
cs：表示每秒产生的上下文切换次数
us：表示用户进程消耗的CPU时间百分比，us的值越高，说明用户进程消耗的cpu时间越多，如果长期出现大于50%时，就需要考虑优化程序或算法
sy：表示内核进程消耗的CPU时间百分比，sy值越高，说明内核消耗的CPU资源越多。
id：表示CPU处在空闲状态的时间百分比
wa：表示IO等待所占用的CPU百分比，wa值越高，说明IO等待越严重，当wa的值超过20%时，说明IO等待严重，引起IO等待的原因可能是磁盘大量随机读写所造成的，也有可能是磁盘或磁盘控制器的带宽瓶颈造成的。
st：表示虚拟机偷取CPU的时间百分比

注意事项：

当si，so的值长期不为0时，说明系统内存不足，需要增加系统内存
当bi+bo的值大于1000时，并且wa值也比较大，则表示系统磁盘IO有问题，应该考虑提高磁盘的读写性能。
当in和cs这两个值较大时，会看到内核消耗的CPU时间会越多（system表示的是采集间隔内发生的中断数）。
当us+sy的值大于80%时，说明可能存在CPU资源不足。这个时候也可以使用top命令动态查看各进程的CPU消耗，从而找到CPU占用高的进程

总结：

在对CPU的评估中，重点注意的是procs项r列值和CPU项中的us、sy和id列的值。

2、sar命令

sar也是CPU性能的检测工具，它可以对系统的每个方面进行单独统计，但要注意的是，sar命令会增加系统开销，对于系统开销已经达到负荷的情况下，还是不建议雪上加霜，以免变成压倒骆驼的最后一根稻草（当然，这种情况很少遇见）。

-A：所有报告的总和

-b：显示I/O和传输速率的统计信息

-B：显示分布状态

-d：硬盘使用报告

-r：内存和交换空间的使用统计

-g：串口I/O的情况

-a：文件读写情况

-c：系统调用情况

-n：统计网络信息

-q：报告队列长度和系统平均负载

-R：进程的活动情况

-y：终端设备活动情况

-w：系统交换活动

-x{pid|SELF|ALL}：报告指定进程ID的统计信息，SELF关键字是sar进程本身的统计，ALL关键字是所有系统进程的统计

2.1、使用 sar命令时，会以10分钟为间隔单位产生出当天到你执行命令的CPU数据，这种适合服务器当天第一次检测时使用，可以看到当天CPU使用情况。

2.2、CPU使得率命令：sar -u 10 5

10代表间隔时间，以秒为单位；

5代表显示数量；

这种适用于问题检测时获取当前CPU近期实时数据

参数解析：

user：表示用户进程消耗CPU的时间百分比
nice：表示运行正常进程所消耗CPU的时间百分比
system：表示系统进程消耗CPU的时间百分比
iowait：表示IO等待所占用CPU的时间百分比
steal：表示内存相对紧张的环境下pagein强制对不同的页面进行的steal操作
idle：表示处于空闲状态下的CPU时间百分比

注意事项：

这个命令是对系统整体CPU使用状况的统计，Average那行属于汇总平均数，是前面几行累加后的每项平均值。

需要注意的是第一项（比如10:39:00分）的数据是包含sar命令本身所消耗的统计数，当你使用sar全日查看CPU消耗时，会发生第一行的12点数值会偏高一点点，不要觉得是不正常的时间点，因为它是包含了sar命令所消耗的资源。

sar命令可以获得对CPU在时间间距内的使用情况，但如果你的服务器是多CPU的系统，而应用程序使用了单线程，刚好这个线程所消耗的资源偏高而导致应用响应缓慢，这可能是单线程使用一个CPU占用率比较高，而其他CPU空闲。这就使得sar命令所显示的CPU使用整理情况不高。这个时候就需要对每个CPU进行分开查询（从上面的截图可以看到CPU那列是all，也就是全部CPU的数据，而对于命令下面的第一列的右边，有一个(2 CPU)，代表着我这台服务器是有2个CPU）

2.3、CPU分查命令：sar -P 0 10 5

命令相对于前面，多了一个数值0，这个0代表着第一个CPU，当你要查第二个CPU使用情况时就是sar -P 1 10 5。看下图，我服务器是2个CPU的系统，如果继续执行sar -P 2 10 5命令的话，窗口是不出结果的，因为不存在第三块CPU。如果觉得这样命令要执行N个CPU命令太麻烦，也可以进行2.4的命令