linux镜像loadi_浅谈cpu.idle和cpu.load

最近在配合运维进行系统压测&＃xff0c;进行系统评估的时候cpu.idle和cpu.load是两个主要参考指标。

在Linux系统中&＃xff0c;通过top命令可以查看cpu.idle和cpu.load。

在说明这两个指标之前&＃xff0c;必须对系统运转有一个整体的认识。

在Linux内核中&＃xff0c;每个进程都会被分配一个固定的时间片&＃xff08;默认为10ms&＃xff09;。在这10ms中&＃xff0c;该进程享有cpu的所有权。如果该进程用完了10ms&＃xff0c;或者有其他优先级高的进程发出请求&＃xff0c;系统会触发一个中断&＃xff0c;内核重新接管cpu&＃xff0c;内核分配cpu给其他进程。10ms的分片让用户&＃xff0c;也就是我们觉得我们的系统运转非常流畅&＃xff0c;尽管我们可能同时开了很多的应用。

cpu.idle

cpu.idle指的是CPU处于空闲状态时间比例&＃xff0c;从时间的角度衡量CPU的空闲程度。

CPU利用率主要分为用户态&＃xff0c;系统态和空闲态&＃xff0c;分别表示CPU处于用户态执行的时间&＃xff0c;系统内核执行的时间&＃xff0c;和空闲系统进程执行的时间&＃xff0c;三者之和就是CPU的总时间。

当没有用户进程、系统进程等需要执行的时候&＃xff0c;CPU就执行系统缺省的空闲进程。cpu.idle就是指空闲进程占用时间的比例&＃xff0c;即CPU执行空闲的时间 / CPU总的执行时间。cpu.idle是基于/proc/stat计算出来的。

cpu.idle过低排查方式

1. top 或者 jps 或者 ps -ef | grep java,假定我们找到的是java 进程 PID&＃61;9527
2. 使用命令&＃xff1a;top -H -p 9527&＃xff0c;找到java进程中的线程情况
3. 找到占用cpu较高的排名靠前的几个线程 PID 假如找到的耗CPU较高的线程 PID&＃61;95271
4. 查看该线程的堆栈信息&＃xff0c;使用命令&＃xff1a;jstack -l 95271 或者 jstack -F 95271
5. 分析堆栈的信息&＃xff0c;进一步进行排查代码逻辑

cpu.load

cpu.load被定义为在特定时间间隔内运行队列中(在CPU上运行或者等待运行多少进程)的平均进程数。如果一个进程满足以下条件则其就会位于运行队列中&＃xff1a;

• 它没有在等待I/O操作的结果
• 它没有主动进入等待状态(也就是没有调用’wait’)
• 没有被停止(例如&＃xff1a;等待终止)

Linux load averages 可以衡量任务对系统的需求&＃xff0c;并且它可能大于系统当前正在处理的数量&＃xff0c;大多数工具将其显示为三个平均值&＃xff0c;分别为 1、5 和 15 分钟值。

在Linux中&＃xff0c;进程分为三种状态&＃xff0c;一种是阻塞的进程blocked process&＃xff0c;一种是可运行的进程runnable process&＃xff0c;另外就是正在运行的进程running process。

进程可运行状态时&＃xff0c;它处在一个运行队列run queue中&＃xff0c;与其他可运行进程争夺CPU时间。 系统的load是指正在运行和准备好运行的进程的总数。比如现在系统有2个正在运行的进程&＃xff0c;3个可运行进程&＃xff0c;那么系统的load就是5。cpu.load是基于/proc/loadavg进行统计的。

cpu.load评估

如果cpu.load过大则表示有部分线程在等待获得cpu资源&＃xff0c;过小表示cpu资源比较空闲。

对于cpu.load多少开始出现性能问题&＃xff0c;外界有不同的说法&＃xff0c;有的认为cpu.load/cores最好不要超过1&＃xff0c;有的认为cpu.load/cores最好不要超过3&＃xff0c;有的认为cpu.load不超过2*cores-2即可。

针对技术商服务进行压测时&＃xff0c;发现load低时&＃xff0c;接口TP999响应时间<50ms&＃xff0c;而cpu.load/cores>4时&＃xff0c;TP999响应时间约为200ms左右&＃xff0c;多出来的时间可以理解为线程等待cpu处理的时间&＃xff0c;可见cpu.load/cores过高时是影响接口响应时间的。

因此可以结合预期的接口响应时间&＃xff0c;来定义每个服务的cpu.load/cores不超过多少。比如要求接口响应时间尽可能快的&＃xff0c;最好确保cpu.load/cores不超过1&＃xff0c;而对时间敏感性要求不太高时&＃xff0c;一般要求cpu.load/cores不超过3。