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Linux CPU 如何判断忙

摘录自:http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/12/user_space_vs_kernel_space.html

学习 Linux 时,经常可以看到两个词:User space(用户空间)和 Kernel space(内核空间)。

简单说,Kernel space 是 Linux 内核的运行空间,User space 是用户程序的运行空间。为了安全,它们是隔离的,即使用户的程序崩溃了,内核也不受影响。

Kernel space 可以执行任意命令,调用系统的一切资源;User space 只能执行简单的运算,不能直接调用系统资源,必须通过系统接口(又称 system call),才能向内核发出指令。

str = "my string" // 用户空间x = x + 2file.write(str) // 切换到内核空间y = x + 4 // 切换回用户空间

上面代码中,第一行和第二行都是简单的赋值运算,在 User space 执行。第三行需要写入文件,就要切换到 Kernel space,因为用户不能直接写文件,必须通过内核安排。第四行又是赋值运算,就切换回 User space。

查看 CPU 时间在 User space 与 Kernel Space 之间的分配情况,可以使用top命令。它的第三行输出就是 CPU 时间分配统计。

这一行有 8 项统计指标。

其中,第一项24.8 us(user 的缩写)就是 CPU 消耗在 User space 的时间百分比,第二项0.5 sy(system 的缩写)是消耗在 Kernel space 的时间百分比。

随便也说一下其他 6 个指标的含义。

  • ni:niceness 的缩写,CPU 消耗在 nice 进程(低优先级)的时间百分比
  • id:idle 的缩写,CPU 消耗在闲置进程的时间百分比,这个值越低,表示 CPU 越忙
  • wa:wait 的缩写,CPU 等待外部 I/O 的时间百分比,这段时间 CPU 不能干其他事,但是也没有执行运算,这个值太高就说明外部设备有问题
  • hi:hardware interrupt 的缩写,CPU 响应硬件中断请求的时间百分比
  • si:software interrupt 的缩写,CPU 响应软件中断请求的时间百分比
  • st:stole time 的缩写,该项指标只对虚拟机有效,表示分配给当前虚拟机的 CPU 时间之中,被同一台物理机上的其他虚拟机偷走的时间百分比

如果想查看单个程序的耗时,一般使用time命令。

程序名之前加上time命令,会在程序执行完毕以后,默认显示三行统计。

  • real:程序从开始运行到结束的全部时间,这是用户能感知到的时间,包括 CPU 切换去执行其他任务的时间。
  • user:程序在 User space 执行的时间
  • sys:程序在 Kernel space 执行的时间

usersys之和,一般情况下,应该小于real。但如果是多核 CPU,这两个指标反映的是所有 CPU 的总耗时,所以它们之和可能大于real

[参考链接]

  • User space vs kernel space
  • Using the Linux Top Command
  • Understanding Linux CPU stats
  • What do 'real', 'user' and 'sys' mean in the output of time(1)?

引用自:https://note.youdao.com/share/?id=799c86ffc9de49ff383b639d155a446e&type=note#/

首先我简单解释一下客户所看到的问题。如下图第三行,top统计Cpu总体使用情况,使用了八个指标。这八个指标分别是:用户空间进程(us)、内核空间进程(sy)、高nice值的用户空间进程(ni)、空闲(id)、空闲等待io(wa)、中断上半部(hi)、中断下半部(si)、以及steal时间(st)。理论上来讲这八个指标之和应该是100%。这八个指标当中,id和wa是Cpu空闲时间的统计,这两个值之和越小,说明Cpu越忙碌。客户这台服务器的id与wa之和是0,所以这台服务器的Cpu使用率是100%,其中占比最大的是ni。

除了第三行Cpu总体统计指标之外,top会对Cpu的使用率,从进程维度上进行统计,也就是CPU这一列。因为这台服务器是16核的,所以每个进程(多线程)的Cpu使用率可以超过100%,同时所有进程Cpu使用率之和不能超过上线1600%(平均到每个核是100%)。

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原始发表时间:2018-06-14

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