溫馨提示，動圖已壓縮，流量黨放心檢視。CPU方面內容不多，我們順便學點命令。本篇是《荒島餘生》系列第二篇，垂直觀測CPU。其餘參見：

Linux之《荒島餘生》（一）準備篇

如何做一個CPU

cpu是晶片的一種，我們以漢芯為例，看一下製作七步曲。

• 提純精度11個9的矽片（99.999999999%）
• 生成晶圓
• 使用光刻機加工晶圓
• 使用刻蝕機溝槽
• 完成P型半導體制作
• 使用200號的粗砂紙抹掉原標誌
• 塗上新標誌 bingo，完工!

雖然CPU很小，但生產它的裝置可不簡單。如下圖，就是一臺重十幾噸，佔地上百平米，全世界都當寶貝的光刻機！

你我就這樣飽受科技的恩澤，有時間探討在中央處理器上發生的故事了。

找到佔用CPU最高的執行緒

接下來看一個實際的例子。公司有點窮，所以機器上混合部署了多個java應用，突然有一天，CPU炸了，我們要找到是誰引起的。這個誰不是程序，而是執行緒，離真相最近的那個。

傳統做法

通常的做法是：

• 在命令列輸入top，然後shift+p檢視佔用CPU最高的程序，記下程序號
• 在命令列輸入top -Hp 程序號，檢視佔用CPU最高的執行緒
• 使用printf 0x%x 執行緒號，得到其16進位制執行緒號
• 使用jstack 程序號得到java執行棧，然後grep16進位制找到相應的資訊 錄個屏先

拔蘿蔔帶泥

但我想通過另外一種方式來實現這個功能（最多樣化），順便學幾個其他常用的命令。

ps -eo %cpu,pid |sort -n -k1 -r | head -n 1 |  awk '{print $2}' |xargs  top -b -n1 -Hp | grep COMMAND -A1 | tail -n 1 | awk '{print $1}' | xargs printf 0x%x
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這一行Shell的意思是，找到使用CPU最高的程序之使用CPU最高的執行緒的16進位制號。 這麼長的命令，是不是暈了？別怕，我們一點點來。通常情況下，練習熟練了命令中出現的這幾個，就能夠應對50%的常用工作了。Come on，上圖。 15423589014500.jpg

接下來，試著寫一下指令碼吧。

有哪些檢視CPU的命令

top

其實從上面命令就可以瞧出來，top和ps的命令是互通的，只不過表現形式不同，我們直接拿top來說。按數字1就可以顯示每核CPU的使用情況。基本上都是些單詞的縮寫，看幾遍就忘不掉了。比如 :

us ==> user CPU time
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先記住這些判斷準則，我們在示例中再聊：

• 如果load超過了cpu核數，則負載過高
• 如果wa過高，可初步判斷I/O有問題
• sy,si,hi,st，任何一個超過5%，都有問題
• 程序狀態長時處於D、Z、T狀態，提高注意度
• cpu不均衡，判斷親和性和優先順序問題

vmstat

vmstat 以另一種形式來展示一些資訊。如圖：

除了關注類似top的一些指標，還有：

• b 置於等待佇列（等待資源、等待輸入/輸出）的核心執行緒數目。數字過大則cpu太忙。
• cs 如果頻繁的進行上下文切換，則考慮是否是執行緒數開的過多
• si/so 顯示了交換分割槽的現狀，有時候會造成cpu問題，一併關注

sar

是目前Linux上最為全面的系統性能分析工具之一，但可能沒有預裝。在centos上使用以下命令即可安裝。

yum install sysstat -y
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sar主要的好處是可以看到歷史，顯示友好，可以對結果進行二次處理。sar還有圖形化工具，執行sar -A即可獲得所有資料。

https://github.com/vlsi/ksar
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針對於CPU方面，我們關注：

• sar -u 預設
• sar -P ALL 每顆cpu的使用狀態資訊
• sar -q cpu佇列的長度，runq-sz>cpu count就表明有瓶頸了
• sar -w 每秒上下文交換 可以瞧見，關注的也就那幾個點而已。
  ##mpstat 還有pidstat，包括彩色的dstat，功能都差不多， 用熟一個就ok了。

資料從何而來

那麼資料從何而來？ /proc目錄是一個虛擬目錄，儲存的是當前核心的一系列特殊檔案，你不僅能檢視一些狀態，甚至能修改一些值來改變系統的行為。

比如top的load （使用uptime命令得到同樣的結果）。讀取的就是 /proc/loadavg 檔案 而每核cpu的資訊，讀取 /proc/stat檔案

這些命令，是對/proc目錄中一系列資訊的解析和友好的展示，這些值，Linux核心都算好了躺在那呢。

(圖片來源網路) 建立這個目錄的人真是天才！

幾個例子

此文歸屬微信公眾號「小姐姐味道」，轉載註明出處。CPU過高是表象。除了系統確實負載已經到了極限，其他的，都是由其他原因引起的，比如I/O；比如裝置。這些我們放在其他章節進行討論。

GC引起的CPU過高

接著我們最開始的例子來。通過檢視jstack找到相應的16進位制程序，結果發現是GC執行緒。

"VM Thread" prio=10 tid=0x00007f06d8089000 nid=0x58c7 runnable 
 
"GC task thread#0 (ParallelGC)" prio=10 tid=0x00007f06d801b800 nid=0x58d7 runnable 
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這種情況，一般都是JVM記憶體不夠用了，瘋狂GC，可能是socket/執行緒忘了關閉了，也可能是大物件沒有回收。這種情況只能通過重啟來解決了，記得重啟之前，使用jmap dump一下堆疊哦。當然，你可能會得到jdk版本的問題。

st%佔比過高

st過高一般是物理CPU資源不足所致，也就是隻發生在虛擬機器上。 如果你買的虛擬機器st一直很高，那你的服務提供商可能在超賣，擠佔你的資源。不信雙11的時候看下你的虛擬機器？

網絡卡導致單cpu過高

業務方几臺kafka，cpu使用處於正常水平，才10%左右，但有一核cpu，負載特別的高，si奇高。

mpstat -I SUM -P ALL 檢視cpu使用情況，cpu0的中斷確實比較多。

20:15:18  CPU    intr/s  
20:15:23  all  34234.20  
20:15:23    0   9566.20  
20:15:23    1      0.00
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網絡卡需要cpu服務時，都會丟擲一箇中斷，中斷告訴cpu發生了什麼事情，cpu就要停止目前的工作來處理這個中斷。其實，預設所有的中斷處理都集中在cpu0 上，導致伺服器負載過高。cpu0 成了瓶頸，而其他cpu卻還閒著。 ➊ 解決方式1：使用CPU親和性功能，kafka略過網絡卡所使用的CPU ➋ 解決方式2: 更換網絡卡 ➌ 通常修改的方式還是有些複雜了，比如，修改/proc/irq/{seq}/smp_affinity 我們可以直接安裝irqbalance，然後執行就可以了。

yum install irqbalance -y 
service irqbalance start
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cpu使用率低，但負載高

cpu id%高，也就是空閒，比如90%。但 load average非常高，比如4核達到10。

分析：load average高，說明其任務已經排隊，許多工正在等待。出現此種情況，可能存在大量不可中斷的程序。

使用top或者ps可以看到程序相應的狀態。

ps aux 
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一種情況就是有大量程序處於D的狀態，也就是不可中斷的睡眠狀態，所以很可能是硬體問題。 詳見 《Linux程序狀態(ps stat)之R、S、D、T、Z、X》

高頻問題：load

load代表的是啥

說句白話，load代表的就是你目前系統程序的排隊情況。

如圖，以單核為例，將CPU資源抽象成一條單行馬路。則會發生三種情況：

• 馬路上的車只有4輛，車輛暢通無阻，load大約是0.5
• 馬路上的車有8輛，正好能首尾相接安全通過，此時load大約為1
• 馬路上的車有12輛，除了在馬路上的8輛車，還有4輛交集的等在外面，也就是超出容量了，需要排隊。此時load大約為1.5

load為1代表的是啥

針對這個問題，誤解還是比較多的。很多同學認為，load達到1，系統就到了瓶頸，這不完全正確。 load的值和cpu核數息息相關：

• 單核的cpu達到100%，load約1
• 雙核的cpu都達到100%，load約2
• 四核的cpu都達到100%，load約為4

所以，對於一個load到了10，卻是16核的機器，你的系統還遠沒有達到負載極限。

結尾

本篇實際的排查過程較少，因為cpu問題一般都伴隨著其他問題。但文中出現的這些命令可不簡單，尤其是它們豐富的引數。這些引數，執行一下man，就可以一睹芳容了。比如：

man top
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當然，也可以這樣～

no woman、 no love，果然是一個只有男人的世界！