LINUX下查看CPU使用率的命令

1 CPU占用率计算原理 

1.1 相关概念     

   在Linux/Unix下，CPU利用率分为用户态、系统态和空闲态， 分别表示CPU处于用户态执行的时间，系统内核执行的时间，和空闲系统进程执行的时间。    下面是几个与CPU占用率相关的概念。 

 CPU利用率       CPU的使用情况。  

 用户时间(User time) 

      表示CPU执行用户进程的时间，包括nices时间。通常期望用户空间CPU越高越好。  

 系统时间(System time) 
     表示CPU在内核运行时间，包括IRQ和softirq时间。系统CPU占用率高，表明系统某部分存在瓶颈。通常值越低越好。

 等待时间(Waiting time)  

      CPI在等待I/O操作完成所花费的时间。系统部应该花费大量时间来等待I/O操作，否则就说明I/O存在瓶颈。  

 空闲时间(Idle time)  

     系统处于空闲期，等待进程运行。  

 Nice时间(Nice time)  

     系统调整进程优先级所花费的时间。  

 硬中断处理时间(Hard Irq time)       系统处理硬中断所花费的时间。

 

 软中断处理时间(SoftIrq time)       系统处理软中断中断所花费的时间。  

 丢失时间(Steal  time)  

     被强制等待（involuntary wait）虚拟CPU的时间，此时hypervisor在为另一个虚拟处理器服务。     

    下面是我们在top命令看到的CPU占用率信息及各项值含义。 

    Cpu(s):  0.2%us,  0.2%sy,  0.0%ni, 99.2%id,  0.5%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st

us: User time       

       sy: System time       

ni: Nice time  

     id: Idle time 

      wa: Waiting time

       hi: Hard Irq time 

      si: SoftIrq time  

     st: Steal time  

1.2 CPU占用率计算     

    Linux CPU占用率计算，都是根据/proc/stat文件内容计算而来，下面是stat文件内容样例，内核版本不同，会稍有不同，但内容基本一致。

1.top
使用权限：所有使用者

使用方式：top [-] [d delay] [q] [c] [S] [s] [i]


说明：即时显示process的动态

d :改变显示的更新速度，或是在交谈式指令列( interactive command)按s

q :没有任何延迟的显示速度，如果使用者是有superuser的权限，则top将会以最高的优先序执行

c :切换显示模式，共有两种模式，一是只显示执行档的名称，另一种是显示完整的路径与名称S :累积模式，会将己完成或消失的子行程( dead child process )的CPU time累积起来

s :安全模式，将交谈式指令取消,避免潜在的危机

i :不显示任何闲置(idle)或无用(zombie)的行程

n :更新的次数，完成后将会退出top

b :批次档模式，搭配"n"参数一起使用，可以用来将top的结果输出到档案内

 

范例：

显示更新十次后退出;

top -n 10

 

使用者将不能利用交谈式指令来对行程下命令:

top -s

 

将更新显示二次的结果输入到名称为top.log的档案里:

top -n 2 -b < top.log   

另附一个命令简介[b]linux traceroutewindows tracert两个命令相当，跟踪网络路由

 

2.vmstat
正如我们之前讨论的任何系统的性能比较都是基于基线的，并且监控CPU的性能就是以上3点，运行队列、CPU使用率和上下文切换。以下是一些对于CPU很普遍的性能要求：

1.对于每一个CPU来说运行队列不要超过3，例如，如果是双核CPU就不要超过6；

2.如果CPU在满负荷运行，应该符合下列分布，

a) User Time：65%～70%

b) System Time：30%～35%

c) Idle：0%～5%

3. mpstat
对于上下文切换要结合CPU使用率来看，如果CPU使用满足上述分布，大量的上下文切换也是可以接受的。
常用的监视工具有：vmstat, top,dstat和mpstat.

# vmstat 1

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----

r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa

0 0 104300 16800 95328 72200 0 0 5 26 7 14 4 1 95 0

0 0 104300 16800 95328 72200 0 0 0 24 1021 64 1 1 98 0

0 0 104300 16800 95328 72200 0 0 0 0 1009 59 1 1 98 0

r表示运行队列的大小，

b表示由于IO等待而block的线程数量，

in表示中断的数量，

cs表示上下文切换的数量，

us表示用户CPU时间，

sys表示系统CPU时间，

wa表示由于IO等待而是CPU处于idle状态的时间，

id表示CPU处于idle状态的总时间。

dstat可以给出每一个设备产生的中断数：

# dstat -cip 1

----total-cpu-usage---- ----interrupts--- ---procs---

usr sys idl wai hiq siq| 15 169 185 |run blk new

6 1 91 2 0 0| 12 0 13  | 0 0 0

1 0 99 0 0 0| 0    0  6 | 0 0 0

0 0 100 0 0 0| 18 0  2 | 0 0 0

0 0 100 0 0 0| 0    0  3 | 0 0 0

我们可以看到这里有3个设备号15，169和185.设备名和设备号的关系我们可以参考文件/proc/interrupts,这里185代表网卡eth1.

# cat /proc/interrupts

CPU0

0: 1277238713 IO-APIC-edge timer

6: 5 IO-APIC-edge floppy

7: 0 IO-APIC-edge parport0

8: 1 IO-APIC-edge rtc

9: 1 IO-APIC-level acpi

14: 6011913 IO-APIC-edge ide0

15: 15761438 IO-APIC-edge ide1

169: 26 IO-APIC-level Intel 82801BA-ICH2

185: 16785489 IO-APIC-level eth1

193: 0 IO-APIC-level uhci_hcd:usb1

mpstat可以显示每个CPU的运行状况，比如系统有4个CPU。我们可以看到：

# mpstat –P ALL 1

Linux 2.4.21-20.ELsmp (localhost.localdomain) 05/23/2006

05:17:31 PM CPU %user %nice %system %idle intr/s

05:17:32 PM all 0.00 0.00 3.19 96.53 13.27

05:17:32 PM 0 0.00 0.00 0.00 100.00 0.00

05:17:32 PM 1 1.12 0.00 12.73 86.15 13.27

05:17:32 PM 2 0.00 0.00 0.00 100.00 0.00

05:17:32 PM 3 0.00 0.00 0.00 100.00 0.00

总结的说，CPU性能监控包含以下方面：

检查系统的运行队列，确保每一个CPU的运行队列不大于3.

确保CPU使用分布满足70/30原则（用户70%，系统30%）。

如果系统时间过长，可能是因为频繁的调度和改变优先级。

CPU Bound进程总是会被惩罚（降低优先级）而IO Bound进程总会被奖励（提高优先级）。

 

4.prstat命令
要显示系统上当前运行的进程和项目的各种统计信息，请使用带有-J选项的prstat命令：

%prstat -J         PID USERNAME SIZE  RSS STATE PRI NICE     TIME CPU PROCESS/NLWP  21634 jtd     5512K 4848K cpu0   44   0  0:00.00 0.3% prstat/1   324 root      29M  75M sleep  59   0  0:08.27 0.2% Xsun/1  15497 jtd       48M  41M sleep  49   0  0:08.26 0.1% adeptedit/1   328 root    2856K 2600K sleep  58   0  0:00.00 0.0% mibiisa/11  1979 jtd     1568K 1352K sleep  49   0  0:00.00 0.0% csh/1  1977 jtd     7256K 5512K sleep  49   0  0:00.00 0.0% dtterm/1   192 root    3680K 2856K sleep  58   0  0:00.36 0.0% automountd/5  1845 jtd       24M  22M sleep  49   0  0:00.29 0.0% dtmail/11  1009 jtd     9864K 8384K sleep  49   0  0:00.59 0.0% dtwm/8   114 root    1640K 704K sleep  58   0  0:01.16 0.0% in.routed/1   180 daemon  2704K 1944K sleep  58   0  0:00.00 0.0% statd/4   145 root    2120K 1520K sleep  58   0  0:00.00 0.0% ypbind/1   181 root    1864K 1336K sleep  51   0  0:00.00 0.0% lockd/1   173 root    2584K 2136K sleep  58   0  0:00.00 0.0% inetd/1   135 root    2960K 1424K sleep   0   0  0:00.00 0.0% keyserv/4 PROJID   NPROC SIZE  RSS MEMORY     TIME CPU PROJECT    10      52 400M 271M   68%  0:11.45 0.4% booksite     0      35 113M 129M   32%  0:10.46 0.2% system   Total: 87 processes, 205 lwps, load averages: 0.05, 0.02, 0.02

要显示系统上当前运行的进程和任务的各种统计信息，请使用带有-T选项的prstat命令：

%prstat -T   PID USERNAME SIZE  RSS STATE PRI NICE     TIME CPU PROCESS/NLWP  23023 root      26M  20M sleep  59   0  0:03:18 0.6% Xsun/1  23476 jtd       51M  45M sleep  49   0  0:04:31 0.5% adeptedit/1  23432 jtd     6928K 5064K sleep  59   0  0:00:00 0.1% dtterm/1  28959 jtd       26M  18M sleep  49   0  0:00:18 0.0% .netscape.bin/1  23116 jtd     9232K 8104K sleep  59   0  0:00:27 0.0% dtwm/5  29010 jtd     5144K 4664K cpu0   59   0  0:00:00 0.0% prstat/1   200 root    3096K 1024K sleep  59   0  0:00:00 0.0% lpsched/1   161 root    2120K 1600K sleep  59   0  0:00:00 0.0% lockd/2   170 root    5888K 4248K sleep  59   0  0:03:10 0.0% automountd/3   132 root    2120K 1408K sleep  59   0  0:00:00 0.0% ypbind/1   162 daemon  2504K 1936K sleep  59   0  0:00:00 0.0% statd/2   146 root    2560K 2008K sleep  59   0  0:00:00 0.0% inetd/1   122 root    2336K 1264K sleep  59   0  0:00:00 0.0% keyserv/2   119 root    2336K 1496K sleep  59   0  0:00:02 0.0% rpcbind/1   104 root    1664K 672K sleep  59   0  0:00:03 0.0% in.rdisc/1 TASKID   NPROC SIZE  RSS MEMORY     TIME CPU PROJECT                       222      30 229M 161M   44%  0:05:54 0.6% group.staff                   223       1  26M  20M  5.3%  0:03:18 0.6% group.staff                    12       1  61M  33M  8.9%  0:00:31 0.0% group.staff                     1      33  85M  53M   14%  0:03:33 0.0% system                        Total: 65 processes, 154 lwps, load averages: 0.04, 0.05, 0.06

注–
-J和-T选项不能一起使用。