Linux CPU负载性能监测

平均负载和 CPU 使用率

平均负载是指单位时间内的活跃进程数，也就是处于可运行状态®和不可中断状态(D)的进程数。不仅包括了正在使用 CPU 的进程，还包括等待 CPU 和等待 I/O 的进程。可以参考这篇笔记。

CPU使用率是指单位时间内CPU繁忙情况的统计，与平均负载并不是一个东西。

CPU使用率为100%时，是指换算成单个CPU的情况下使用率是100%，如果是多核的话，这并不是总的CPU使用率，所以此时即使100%也问题不大。实际上对于一个8核CPU其使用率最高是800%。一个进程内有多个线程的话，它的CPU使用率是这些线程的使用率总和，因此CPU使用率可能会超过100%。

大量进程执行CPU密集型操作：平均负载会升高，CPU使用率也会升高。
大量进程执行IO密集型操作：等待的进程也会引起平均负载比较高，但CPU使用率却比较低。
大量进程拥塞等待调度：平均负载很升高，CPU使用率也会比较高。

压测命令 stress

stress - tool to impose load on and stress test systems
`stress’ imposes certain types of compute stress on your system

Linux 系统压力测试工具，可模拟平均负载升高的场景。

常用参数：

• -c, --cpu N —— spawn N workers spinning on sqrt()，可用于模拟CPU密集型进程
• -i, --io N —— spawn N workers spinning on sync()，可用于模拟I/O密集型进程
• -m, --vm N —— spawn N workers spinning on malloc()/free()，模拟频繁的堆内存申请与释放
• -t, --timeout N —— timeout after N seconds，运行时间(秒)

模拟负载场景

• CPU密集型进程模拟

  stress --cpu 1 --timeout 600
  

• IO密集型进出程模拟

  stress -i 1 --timeout 600
  

• 大量进程同时运行模拟

  stress -c 4 -i 4 --timeout 600
  

例如： 执行stress -c 4 -i 4 --timeout 600后，在另一个终端执行uptime，过一会儿后可以看到平均负载明显上升，趋近于8，与8个进程同时运行一致：

$ uptime
 12:18:54 up 14:28,  1 user,  load average: 7.95, 5.10, 2.23

监测工具

主要包括top、mpstat、pidstat

top

top的使用方法非常简单，直接执行就可以看到CPU的使用率（%CPU）、平均负载（load average）、进程占用CPU和内存等资源的情况。

启动后按下大写的H可以查看各个进程中具体线程的情况。或者直接只查看指定进程中各线程的情况：