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关于性能测试:0809-性能测试CPU分析

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Linux 监控工具

top：展现所有过程信息

vmstat：展现系统活动，硬件和零碎信息

  • vmstat pid 10

ps：

  • ps aux | sort -k3nr | head -n 10：展现 CPU / 内存排名

free：展现内存占用

  • free -g

iostat：展现 IO 信息

  • iostat -x -k -d

pidstat：展现过程的 CPU 应用状况

  • pidstat -u -p ALL
[root@ZT-TEST ~]# pidstat -p 8938 -w 1 10
Linux 3.10.0-957.el7.x86_64 (ZT-TEST)   2021 年 10 月 03 日  _x86_64_        (4 CPU)

10 时 13 分 44 秒   UID       PID   cswch/s nvcswch/s  Command
10 时 13 分 45 秒    42      8938      1.00      1.00  gsd-color
10 时 13 分 46 秒    42      8938      1.00      0.00  gsd-color
10 时 13 分 47 秒    42      8938      1.00      0.00  gsd-color

cswch/s：被动切换；值过高，阐明内存 IO 资源有余

nvcswch/s：被动切换；值过高，阐明工夫片有余

mpstat：展现 CPU 所有内核的应用状况

  • mpstat -P ALL 1

netstat：过程连接数统计

  • netstat -anp | grep pid | wc -l

jstat：每秒刷新一次 GC 状况

  • jstat -gcutil pid 1000

dstat：中断与上下文切换统计

  • dstat -y

strace：拦挡零碎调用

  • strace -tt -f -p pid

CPU 根本形成

命令：lscpu

[root@ZT-TEST ~]# lscpu
Architecture:          x86_64
CPU op-mode(s):        32-bit, 64-bit
Byte Order:            Little Endian
CPU(s):                4  # 逻辑 CPU 个数
On-line CPU(s) list:   0-3
Thread(s) per core:    1  # 线程，每个 核 中有 1 个线程
Core(s) per socket:    1  # 核，指每个 卡槽 下有 1 个核
座：4  # socket- 卡槽，指每个 CPU 下有 4 个卡槽
NUMA 节点：1
厂商 ID：GenuineIntel
CPU 系列：6
型号：45
型号名称：Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2670 0 @ 2.60GHz
步进：7
CPU MHz：2600.000
BogoMIPS：5200.00
超管理器厂商：VMware
虚拟化类型：齐全
L1d 缓存：32K
L1i 缓存：32K
L2 缓存：256K
L3 缓存：20480K
NUMA 节点 0 CPU：0-3
Flags:                 fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush mmx fxsr sse sse2 ss syscall nx rdtscp lm constant_tsc arch_perfmon nopl xtopology tsc_reliable nonstop_tsc eagerfpu pni pclmulqdq ssse3 cx16 pcid sse4_1 sse4_2 x2apic popcnt tsc_deadline_timer aes xsave avx hypervisor lahf_lm ssbd ibrs ibpb stibp tsc_adjust arat spec_ctrl intel_stibp flush_l1d arch_capabilities

负载与利用率

CPU 负载

命令：top

[root@ZT-TEST ~]# top
top - 18:05:32 up 214 days,  3:19,  1 user,  load average: 0.01, 0.02, 0.05
Tasks: 263 total,   1 running, 262 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.8 us,  0.2 sy,  0.0 ni, 99.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem :  8174056 total,   331764 free,  3016584 used,  4825708 buff/cache
KiB Swap:  4194300 total,  4191968 free,     2332 used.  4297980 avail Mem

  PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU %MEM     TIME+ COMMAND
 8938 gdm       20   0  777872  76052   9500 S   2.0  0.9   2493:51 gsd-color
12511 root      20   0 5735740 148696  16064 S   0.7  1.8 358:06.15 java
 4785 root      20   0  164232   2536   1644 R   0.3  0.0   0:00.06 top
 5820 root      20   0  320216   6880   5388 S   0.3  0.1 282:22.54 vmtoolsd

均匀负载：

load average: 0.01, 0.02, 0.05

均匀负载是指单位工夫内，零碎处于 可运行状态 和不可中断状态 的均匀过程数，也就是 均匀沉闷过程数

  • 可运行状态的过程：正在应用 CPU 或者正在期待 CPU 的过程，也就是处于 R 状态（Running 或 Runnable）的过程
  • 不可中断状态的过程：正处于内核态要害流程中的过程，并且这些流程是不可打断的，比方最常见的是期待硬件设施的 I/O 响应，也就是咱们在 ps 命令中看到的 D 状态（Uninterruptible Sleep，也称为 Disk Sleep）的过程

CPU 利用率

当均匀负载等于 CPU(s): 4 (逻辑 CPU 个数)，阐明每个 CPU 都失去了充分利用

通过 top 查看整体每个过程的 CPU 利用率

通过 mpstat -P ALL 1 查看逻辑 CPU 利用率

[root@ZT-TEST ~]# mpstat -P ALL 1
Linux 3.10.0-957.el7.x86_64 (ZT-TEST)   2021 年 10 月 02 日  _x86_64_        (4 CPU)

18 时 16 分 57 秒  CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
18 时 16 分 58 秒  all    0.75    0.00    0.25    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   99.00
18 时 16 分 58 秒    0    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00
18 时 16 分 58 秒    1    1.01    0.00    1.01    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   97.98
18 时 16 分 58 秒    2    2.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   98.00
18 时 16 分 58 秒    3    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00

# 0--3 别离代表 4 个 CPU

mpstat -P ALL 1 的后果剖析：

  • %usr：用户空间；导致空间有余起因：代码、我的项目运行
  • %sys：零碎空间；导致空间有余起因：内存不足、CPU 有余、IO 故障、网络故障……
  • %irq：上下文切换
  • %soft：软中断
  • %steal：硬中断

CPU 利用率与均匀负载的关系：

  • CPU 利用率 =100%，均匀负载 =CPU 个数：现实状态，CPU 失去充分利用，队列中没有排队期待的线程
  • CPU 利用率 =100%，均匀负载 >CPU 个数：CPU 满载，超负荷运行，队列中有排队期待的线程
  • CPU 利用率 <100%，均匀负载 <CPU 个数：CPU 没有被齐全利用

命令：vmstat 1 10

[root@ZT-TEST ~]# vmstat 1 10
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   3368 2922680   4204 4345184    0    0     0     1    0    0  0  0 100  0  0
 0  0   3368 2922688   4204 4345216    0    0     0     8  143  229  1  0 100  0  0
 0  0   3368 2922688   4204 4345216    0    0     0     0  173  281  1  0 99  0  0
 
 # 当 r + b 远远大于 CPU 线程数，阐明零碎处于过载状态

过程优先级

命令：top

[root@ZT-TEST ~]# top
top - 10:13:15 up 214 days, 19:26,  1 user,  load average: 0.06, 0.05, 0.05
Tasks: 262 total,   1 running, 261 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.7 us,  0.2 sy,  0.0 ni, 99.2 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem :  8174056 total,   338476 free,  3015636 used,  4819944 buff/cache
KiB Swap:  4194300 total,  4191968 free,     2332 used.  4282596 avail Mem

  PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU %MEM     TIME+ COMMAND
 8938 gdm       20   0  778004  76244   9500 S   1.7  0.9   2510:43 gsd-color
26591 kingkong  20   0 5722784   1.2g  24080 S   0.7 15.6 765:28.80 java
 5820 root      20   0  320216   6880   5388 S   0.3  0.1 283:16.87 vmtoolsd
 5860 avahi     20   0   62364   2464   1864 S   0.3  0.0 458:16.62 avahi-daemon
12511 root      20   0 5735740 148696  16064 S   0.3  1.8 363:33.44 java
31958 root      20   0  164232   2536   1644 R   0.3  0.0   0:00.04 top

PR：过程的实时优先级；范畴是从 0 到 99。PR 的值越高，过程优先级就越高

NI：范畴从 -20 到 +19，正值示意低优先级，负值示意高优先级。0 示意不调整该过程的优先级

  • 两者关系：NI 越低，过程工夫片越多，PR 值越低，过程的优先级就越高
  • 过程优先级调整形式：top 命令下按 R 键，先输出过程号，再输出优先级数值（-10~+19）

模仿负载

stress

参考链接：
https://blog.csdn.net/weixin_…

装置：

yum install -y epel-release.noarch && yum -y update
yum install -y stress stress-ng

常用命令（应用注意事项：不要生成过多过程，会伤害 CPU）：

  • stress-ng -c 2 -t 30 -c：指定过程数 -t 指定工夫
  • stress-ng -c 2 --cpu-method pi：产生 2 个过程做圆周率算法压力
  • stress-ng -c 16 --cpu-method all：生成 16 个过程应用多种不同的算法竞争 CPU
  • taskset -c 16 stress-ng --timeout 30 --cpu 1：生成 16 个过程对索引为 0 的逻辑 CPU 施加压力, 继续 30 秒
  • stress-ng -c 16 --timeout 300：模仿 16 个过程抢夺 CPU 继续 300 秒
  • stress-ng -i 1 --timeout 600：模仿 IO 过程
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