良许Linux教程网 干货合集 CPU负载与CPU使用率可不是一回事

CPU负载与CPU使用率可不是一回事

1、简介

存储、内存和 CPU(中央处理器)等系统资源不足会极大地影响应用程序的性能。因此,监控这些组件至关重要。

与磁盘和内存不同,监控 Linux 系统上的 CPU 使用率并不那么简单。在本文中,我们将了解如何解释 CPU 指标并以人类可读的格式显示它们。

image-20221217182819327
image-20221217182819327

2. CPU 负载与 CPU 使用率

尽管 CPU 负载和 CPU 使用率听起来很相似,但它们是不可互换的。CPU 负载定义为在单个时间点使用或等待使用一个内核的进程数。

假设我们有一个单核系统,我们的 CPU 平均负载始终低于 0.6。这表明每个需要使用 CPU 的进程都可以立即使用它,而无需等待。如果 CPU 平均负载大于 1,则表示有进程需要使用 CPU,但由于 CPU 不可用,目前无法使用。

但是,多处理器系统中高于 1 的平均负载不会成为问题,因为有更多内核可用。

uptime命令为我们提供了以 1、5 和 15 分钟为间隔的平均负载视图:

[root@localhost ~]# uptime
 12:40:05 up  2:29,  1 user,  load average: 0.37, 0.08, 0.03

如果不知道系统的核心数,就无法解释平均负载:

[root@localhost ~]# cat /proc/cpuinfo |grep core
core id        : 0
cpu cores    : 1

另一方面,CPU 使用率是 CPU 处理非空闲任务所花费的时间百分比。CPU 使用率只能在指定的时间间隔内测量。我们可以通过将空闲时间的百分比从 100 中减去来确定 CPU 使用率。

3.计算CPU使用率

3.1 使用vmstat获取 CPU 使用率

vmstat命令近乎实时地显示 CPU 活动:

[root@localhost ~]# vmstat 3 4
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 4  0      0 1347080   6120 941464    0    0    68    11   72  137  1  2 97  0  0
 1  0      0 1347080   6120 941464    0    0     0     0   84  157  1  2 97  0  0
 1  0      0 1347080   6120 941464    0    0     0     0   59  107  1  1 98  0  0
 1  0      0 1347080   6120 941464    0    0     0     1   59  104  1  1 98  0  0

CPU 下的列提供了处理器时间花费在哪里的概览:

us –运行非内核代码所花费的时间
sy -运行内核代码所花费的时间
id –空闲时间
wa –等待 I/O 所花费的时间
st -从虚拟机中窃取时间
id列是我们感兴趣的。延迟一秒,我们使用 vmstat 计算CPU使用率:

[root@localhost ~]# echo "CPU Usage: "$[100-$(vmstat 1 2|tail -1|awk '{print $15}')]"%"
CPU Usage: 2%

没有提供任何参数的vmstat命令将给出自引导以来的 CPU 时间。这不会提供准确的 CPU 使用百分比。因此,参数只能是 1 和 2,我们采用一秒钟后计算的指标:

vmstat 1 2
3.2. 使用/proc/stat获取 CPU 使用率

CPU 活动也可以从/proc/stat文件中提取。该文件包含自启动以来有关系统的各种指标:

[root@localhost ~]# cat /proc/stat 
cpu  3020 28 1863 22404 35 432 47 0 0 0
cpu0 3020 28 1863 22404 35 432 47 0 0 0
intr 96468 28 100 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1263 0 0 0 3696 0 153 928 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 207 0 41 14600 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 343 97 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ctxt 340950
btime 1628404433
processes 3276
procs_running 2
procs_blocked 0
softirq 112867 1 16857 56 269 510 0 261 0 0 94913

第一行, ‘cpu’ 是系统所有核心指标的聚合。在具有 4 个内核的系统上,将有 4条cpu线——cpu0、cpu1、cpu2和cpu3。’ cpu ‘ 行中的列表示处理不同任务所花费的时间:

user – 在用户模式下花费的时间
nice – 在用户模式下处理 nice 进程所花费的时间
system – 执行内核代码所花费的时间
idle – 空闲时间
iowait – 等待 I/O 所花费的时间
irq – 服务中断所花费的时间
softirq – 服务软件中断所花费的时间
steal —从虚拟机中窃取的时间
guest – 为来宾操作系统运行虚拟 CPU 所花费的时间
guest_nice – 为“不错的”客户操作系统运行虚拟 CPU 所花费的时间
我们将使用这些指标来计算平均空闲百分比。随后,我们将使用计算值来计算 CPU 使用率。需要注意的是,较旧的 Linux 发行版不计算窃取、来宾或来宾_nice指标。如果我们使用的是旧系统,我们会在计算中忽略这些指标:

平均空闲时间 (%) = (idle * 100) / (user + nice + system + idle + iowait + irq + softirq +steal + guest + guest_nice)

cat /proc/stat |grep cpu |tail -1|awk '{print ($5*100)/($2+$3+$4+$5+$6+$7+$8+$9+$10)}'|awk '{print "CPU Usage: " 100-$1}'
CPU Usage: 2.4219

由于我们正在开发单核系统,因此“cpu”行将与“cpu1 ”相同。因此,tail -1 的使用是 只检索其中一行。然而,我们会在多处理器系统上使用“ cpu ”行,因为它是所有内核上的指标的集合。

3.3. 使用top获取 CPU 使用率

通常,top命令通常用于显示系统上的活动进程以及这些进程消耗了多少资源。不过,我们可以使用这个命令来测量 CPU 的状态:

[root@localhost ~]# top

top - 07:08:31 up  2:41,  1 user,  load average: 0.00, 0.00, 0.00
Tasks: 322 total,   2 running, 320 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s): 10.0 us, 15.0 sy,  0.0 ni, 97.8 id,  0.0 wa,  5.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
MiB Mem :   3709.4 total,   1483.1 free,   1402.0 used,    824.4 buff/cache
MiB Swap:   2048.0 total,   2048.0 free,      0.0 used.   2053.4 avail Mem 

此外,需要注意的是,top 命令显示了单个内核的 CPU 百分比。在多处理器系统中,CPU 百分比可能超过 100%。例如,如果 4 个核心为 75%,top命令将显示 CPU 为 300%。

我们需要获取空闲时间的值,以便我们可以从 100 中减去它来获得使用情况:

[root@localhost ~]# top -bn2 | grep '%Cpu' | tail -1 | grep -P '(....|...) id,'|awk '{print "CPU Usage: " 100-$8 "%"}'
CPU Usage: 2.2%

-n选项是top命令在结束前应该使用的迭代次数。我们避免使用第一个循环,因为我们检索的指标将是自启动以来的值。因此,我们进行了第二次迭代。

或者,在多处理器系统中,我们必须将给定的“ id”值除以内核数,然后从 100 中减去该值。例如,如果我们在四核系统上运行,并且“ id ”值为 304%,我们将 CPU 使用率计算为:

CPU 使用率 % = 100 – (304/4)
[root@localhost ~]# top -bn2 | grep '%Cpu' | tail -1 | grep -P '(....|...) id,'|awk '{print "CPU Usage: " 100-($8/4) "%"}'

4.结论

在本文中,我们讨论了 CPU 使用率和 CPU 负载之间的区别。许多人交替使用这两个概念,这是不正确的。之后,我们深入研究了用于检索 CPU 利用率指标的各种方法。

以上就是良许教程网为各位朋友分享的Linu系统相关内容。想要了解更多Linux相关知识记得关注公众号“良许Linux”,或扫描下方二维码进行关注,更多干货等着你 !

137e00002230ad9f26e78-265x300
本文由 良许Linux教程网 发布,可自由转载、引用,但需署名作者且注明文章出处。如转载至微信公众号,请在文末添加作者公众号二维码。
良许

作者: 良许

良许,世界500强企业Linux开发工程师,公众号【良许Linux】的作者,全网拥有超30W粉丝。个人标签:创业者,CSDN学院讲师,副业达人,流量玩家,摄影爱好者。
上一篇
下一篇

发表评论

联系我们

联系我们

公众号:良许Linux

在线咨询: QQ交谈

邮箱: yychuyu@163.com

关注微信
微信扫一扫关注我们

微信扫一扫关注我们

关注微博
返回顶部
x
x