Linux系统CPU负载的查询和案例分析

Linux系统CPU负载的查询和案例分析

更新时间:2019-08-02 22:38:49

免责声明: 本文档可能包含第三方产品信息,该信息仅供参考。阿里云对第三方产品的性能、可靠性以及操作可能带来的潜在影响,不做任何暗示或其他形式的承诺。

 

概述

本文主要介绍Linux系统CPU负载的查询和案例分析进行说明。

 

详细信息

注意:本文相关配置及说明已在CentOS 6.5 64位操作系统中进行过测试。其它发行版的配置可能有所差异,具体情况请参阅相应发行版的官方文档。

如果Linux系统的ECS实例CPU持续保持高使用率,则会对系统稳定性和业务运行造成影响。可以按如下步骤进行处理。

  1. 定位问题。找到影响CPU使用率过高的具体进程。
  2. 分析处理。查看影响CPU使用率过高的进程是否正常,并分类进行处理。

    • 对于正常进程:您需要对程序进行优化或者升级服务器配置
    • 对于异常进程:您可以手动对进程进行查杀,也可以使用第三方安全工具去查杀。

 

CPU负载的查询分析

在Linux系统中,查看进程的常用命令如下所示。本文主要介绍vmstat和top。

  • vmstat
  • top
  • ps -aux
  • ps -ef

 

使用vmstat命令查看

通过vmstat命令,从系统维度查看CPU资源的使用情况。命令格式类似如下,表示结果一秒刷新一次。

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:返回结果中的主要数据列说明如下。

  • r:表示系统中CPU等待处理的线程。一个CPU每次只能处理一个线程,所以该数值越大,通常表示系统运行越慢。
  • us:用户模式消耗的CPU时间百分比。该值较高时,说明用户进程消耗的CPU时间比较多。如果该值长期超过50%,则需要对程序算法或代码等进行优化。
  • sy:内核模式消耗的CPU时间百分比。
  • wa:IO等待消耗的CPU时间百分比。该值较高时,说明IO等待比较严重,这可能磁盘大量作随机访问造成的,也可能是磁盘性能出现了瓶颈。
  • id:处于空闲状态的CPU时间百分比。如果该值持续为0,同时sy是us的两倍,则通常说明系统面临CPU资源短缺。

 

使用top命令查看

  1. 登录Linux实例,关于如何登录Linux实例,请参考使用管理终端连接Linux实例
  2. 执行如下命令,从进程纬度来查看CPU、内存等资源的使用情况。命令格式类似如下。
    top
    系统显示类似如下。
    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
  3. 针对负载问题,您只需关注回显的第一行和第三行信息,详细说明如下。
    1. top命令的第一行显示的内容17:27:13 up 27 days, 3:13, 1 user, load average: 0.02, 0.03, 0.05,依次为系统当前时间、系统到目前为止已运行的时间、当前登录系统的用户数量、系统负载,这与直接执行uptime命令查询结果一致。
    2. top命令的第三行会显示当前CPU资源的总体使用情况,下方会显示各个进程的资源占用情况。
  4. 通过 P 键,可以对CPU使用率进行倒序排列,进而定位系统中占用CPU较高的进程。
    提示:通过 M 键,您可以对系统内存使用情况进行排序。如果有多核CPU,数字键1可以显示每核CPU的负载状况。
  5. 执行如下命令,可以查看每个进程ID对应的程序文件。
    ll /proc/PID/exe

 

操作案例

案例一:使用top命令终止CPU消耗较大的进程

通过top命令查看系统的负载问题,并定位耗用较多CPU资源的进程,在运行界面快速终止相应的异常进程。

  1. 想要终止某个进程,先键入小写字母 k
  2. 输入想要终止的进程PID,默认为输出结果的第一个PID。如下图所示,假如想要终止PID为23的进程,输入23后回车。
  1. 操作成功后,界面会出现类似Send pid 23 signal [15/sigterm]的提示信息让用户进行确认。按回车确认即可。

 

案例二:CPU使用率较低但负载较高

问题描述

当前Linux系统没有业务程序运行。通过top命令观察,发现CPU很空闲,但是load average却非常高,如下图所示。

 

处理办法

load average是对CPU负载进行评估的,其值越高说明其任务队列越长,处于等待执行的任务越多。出现此种情况时,可能是由于僵死进程导致的。可以通过ps -axjf命令查看是否存在 D+ 状态进程,该状态是指不可中断的睡眠状态。处于该状态的进程无法终止,也无法自行退出。只能通过恢复其依赖的资源或者重启系统来解决。

 

案例三:kswapd0进程占用CPU较高

操作系统使用分页机制来管理物理内存。操作系统将磁盘的一部分划出来作为虚拟内存,由于内存的速度要比磁盘快得多,所以操作系统要按照某种换页机制将不需要的页面换到磁盘中,将需要的页面调到内存中。由于内存持续不足,这个换页动作持续进行。kswapd0是虚拟内存管理中负责换页的进程,当服务器内存不足的时候kswapd0会执行换页操作,这个换页操作是十分消耗主机CPU资源的。如果通过top命令发现该进程持续处于非睡眠状态,且运行时间较长,可以初步判定系统在持续的进行换页操作,可以将问题转向内存不足的原因来排查。

 

问题描述

kswapd0进程占用了系统大量CPU资源。

 

处理办法

  1. 执行如下命令,查看kswapd0进程。
    top
    系统显示类似如下,发现kswapd0进程持续处于非睡眠状态,且运行时间较长并持续占用较高CPU资源,则通常是由于系统在持续的进行换页操作所致。

  2. 通过free 、ps等指令进一步查询系统及系统内进程的内存占用情况,做进一步排查分析。
  3. 针对系统当前内存不足的问题,您可以重启一些服务,释放内存。
    提示:从长远的角度来看,您需要对内存大小进行升级。

 

适用于

  • 云服务器 ECS