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标题: Unix/Linux 系统自动化管理 CPU 管理篇（4） [打印本页]

作者: look_w 时间: 2018-6-13 15:12 标题: Unix/Linux 系统自动化管理 CPU 管理篇（4）

使用 Linux 系统接口分析处理器的工作状态因为 Linux 系统特有的开放性，用户可以自主的添加，定义或者改变系统原有的功能。有很多开源项目提供了基于图形的或者命令行的工具，帮助用户更加方便的识别、监控甚至改变系统中的处理器的运行状态。考虑到通用的原则，本文仅介绍常见 Linux 发行版本中已经集成的接口或者工具。
系统处理器负载的查询和分析查看 /proc/stat 文件获得 CPU 状态
/proc/stat 的内容包含了系统中的各项基本信息，例如 CPU 状态。用户可以详细了解系统中每个处理器自系统启动以来的运行状态，并以此分析和评估应用环境的工作是否正常。
清单 11. 读取 /proc/stat 获得 CPU 的使用情况

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# cat /proc/stat
cpu 507853 325 148706 190270813 190032 152 884 0 0
cpu0 178463 111 68890 95035802 93558 34 96 0 0
cpu1 329389 213 79816 95235010 96474 117 787 0 0
intr 93566218 3310 2 0 0 2 0 3 0 30 0 0 0 4 0 1623929 10015567 2440 20098 0 0 0 0 0 0 0
3712917 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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ctxt 202868862
btime 1242974927
processes 356350
procs_running 1
procs_blocked 0

命令输出的最初几行包含了系统中所有 CPU 的活动信息，在 kernel2.6.29 下的 /proc/stat 中，每行内容的处理器名后有九个数字，而早期的 kernel 会缺失一些内容，比如与虚拟化相关的信息。所有这些数值都是从系统启动开始累计到当前时刻的，并以 0.01 秒为单位。以下是这些数值的解释

user: 用户模式占用的 CPU 时间
nice: 低优先级用户模式所占用的 CPU 时间
system: 系统核心态占用的 CPU 时间
idle：cpu 空闲时间
iowait：硬盘 IO 等待时间 ( 从 kernel 2.5.41 开始添加此项信息 )
irq：硬中断时间 ( 丛 kernel 2.6.0-test4 开始添加此项信息 )
softirq：软中断时间（同上）
steal：在虚拟环境下，处理其他作业系统占用的 cpu 时间（丛 kernel 2.6.11 开始添加此项信息）
guest: 作业系统运行虚拟 cpu 占用 cpu 的时间（丛 kernel2.6.24 开始添加此项信息）

根据 /proc/stat 文件的内容，用户可以自行计算任意时间段内 CPU 的占用率；
CPU 时间 =user+system+nice+idle+iowait+irq+softirq+steal+guest
选取两个时间点 T1 和 T2， CPU 在 T1 和 T2 时间段中的使用时间可以如下计算：
Total=(user2+system2+nice2+idle2+iowait2+irq2+softirq2+steal2+guest2)-( user1+system1+nice1+idle1+iowait1+irq1+softirq1+steal1+guest1)
CPU 空闲百分比：
idle = (idle2 - idle1) / Total * 100%
CPU 占用百分比：
occupy = (1 - idle) * 100%
除了最初的 CPU 行以外，/proc/stat 文件还有其他与系统性能相关的一些参数。其中 ctxt 是系统启动以来 CPU 发生的上下文交换的次数。
读取 /proc/loadavg 文件获得 CPU 状态
文件 /proc/loadavg 给出了特定时间间隔内运行队列的平均进程数。同时也给出了其他的一些状态参数值供内部和外部的系统调用使用。命令 uptime 就读取了该文件以获得 CPU 上的进程负载。
清单 12. 读取 /proc/loadavg 获得处理器上的进程负载

1 2	# cat /proc/loadavg 5.86 5.78 5.89 12/840 22261

命令输出前三项分别表示最近 1 分钟，最近 5 分钟及最近 15 分钟运行队列中的平均进程数，第四项包括由斜线隔开的两个数值，前者表示当前正由内核调度的进程和线程的数目，后者表示系统当前存活的进程数目；第五个值表示此文件被查看前，最近一个由内核创建的进程的 PID。
利用 ps 命令
系统处理器的工作是处理任务。而在现代操作系统中，任务是以进程的形式表现的。所以定位分析系统处理器的问题，也需要用到进程相关的接口或指令。ps 命令是分析 CPU 状态的重要工具，它读取 /proc 文件系统中各进程的信息，并且加以显示。用户首先需要定位感兴趣的进程，这可以通过 ps 命令来确定，也可以结合其他系统工具。很多情况下，用户仅需关注某个或某几个进程。
清单 13. 使用 ps 选出占用 CPU 时间最多的五个进程

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[root@bldlnx02 ~]# ps -e -o pcpu,pid,user,sgi_p,cmd |grep -v PID| sort -k 1| tail -5
0.0    8 root    * [khelper]
0.0    9 root    * [kacpid]
0.1 21949 root    * sshd: csm@pts/0
0.2 21951 root    * -bash
99.9 12392 root    * /usr/bin/Xvnc -inetd -query 127.0.0.1 -once -depth 24
-desktop VNC Session Manager -rfbauth /root/.vnc/passwd -geometry 640x480

系统中通常会有多进程的程序运行。当这些进程占用了较多的 CPU 时间时，可以单独列出该程序的所有进程。多数情况下，用户也需要进程的启动时间，状态，父进程号 (PPID)，占用的内存来分析系统和进程的状态。
清单 14. 通过进程名使用 ps 命令返回进程的主要属性

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# ps -C nfsd -o cmd,pCPU,start_time,user,ppid,size,stat
CMD                      %CPU START USER    PPID SZ STAT
[nfsd]                      0.0 May12 root       1    0 D
[nfsd]                      0.0 May12 root       1    0 D
[nfsd]                      0.0 May12 root       1    0 D
[nfsd]                      0.0 May12 root       1    0 D
[nfsd]                      0.0 May12 root       1    0 S
[nfsd]                      0.0 May12 root       1    0 S
[nfsd]                      0.0 May12 root       1    0 D
[nfsd]                      0.0 May12 root       1    0 D

在以上输出中各个字段分别表示如下含义：

CMD 进程命令名
%CPU 进程占用的 CPU 百分比
START 进程启动的时间
USER 进程的属主
PPID 父进程号
SZ 进程占用的内存空间
STAT 进程状态

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