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隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的軟件被開(kāi)發(fā)出來(lái)，也產(chǎn)生了更多的數(shù)據(jù)需要處理。CPU作為計(jì)算機(jī)中最重要的資源之一，其負(fù)載成為了一個(gè)熱門(mén)話題。在Linux系統(tǒng)中，可以通過(guò)各種工具來(lái)監(jiān)控CPU負(fù)載，但是對(duì)于普通用戶來(lái)說(shuō)，理解CPU負(fù)載的本質(zhì)及其背后的技術(shù)原理也是非常重要的。
什么是CPU負(fù)載？
CPU負(fù)載通常是指CPU已經(jīng)或者正在處理的的運(yùn)算或資料量，這些運(yùn)算或資料可能來(lái)自于系統(tǒng)或用戶程序。CPU負(fù)載可以通過(guò)觀察系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)來(lái)進(jìn)行評(píng)估。在Linux中，CPU負(fù)載通常由三個(gè)參數(shù)表示：1分鐘負(fù)載、5分鐘負(fù)載和15分鐘負(fù)載。
這些參數(shù)表示在過(guò)去的1分鐘、5分鐘和15分鐘內(nèi)，系統(tǒng)處理的平均進(jìn)程數(shù)。通常，如果1分鐘負(fù)載超過(guò)了CPU的物理核心數(shù)量，就表示系統(tǒng)負(fù)載過(guò)高，需要進(jìn)行優(yōu)化。
CPU負(fù)載與CPU利用率的區(qū)別
CPU負(fù)載并不等于CPU利用率。其中CPU利用率通常用來(lái)描述CPU的實(shí)際工作時(shí)間與總時(shí)間之比，而CPU負(fù)載則是一個(gè)更廣泛的指標(biāo)，因?yàn)樗粌H包含了正在使用CPU的進(jìn)程，還包括那些在等待CPU的進(jìn)程。換句話說(shuō)，即使系統(tǒng)有空閑的CPU，也可能存在CPU負(fù)載過(guò)高的情況。
如何降低CPU負(fù)載？
要降低高CPU負(fù)載，需要識(shí)別并解決引起高CPU負(fù)載的根本原因。下面是一些常見(jiàn)原因以及應(yīng)對(duì)策略：
1. 內(nèi)存不足。檢查系統(tǒng)內(nèi)存使用情況，并確保內(nèi)存夠用。
2. 磁盤(pán)訪問(wèn)瓶頸。檢查磁盤(pán)I/O使用情況，并升級(jí)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器或硬件。
3. 進(jìn)程導(dǎo)致負(fù)載過(guò)高。通過(guò)top命令或其他相應(yīng)命令來(lái)了解當(dāng)前運(yùn)行的進(jìn)程，關(guān)閉或優(yōu)化占用大量CPU資源的進(jìn)程。
4. 不適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)調(diào)優(yōu)。檢查系統(tǒng)設(shè)置，優(yōu)化內(nèi)核參數(shù)，減少系統(tǒng)異常操作的次數(shù)。
在Linux中，CPU負(fù)載是評(píng)估系統(tǒng)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。理解CPU負(fù)載的概念和原理，則能夠幫助用戶更好地確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和高效性。為了降低CPU負(fù)載，需要找到引起高CPU負(fù)載的原因，并采取相應(yīng)的措施。要注意CPU負(fù)載與CPU利用率之間的區(qū)別，以便更好地進(jìn)行CPU性能分析。
相關(guān)問(wèn)題拓展閱讀：
- Linux系統(tǒng)CPU/內(nèi)存使用率過(guò)高的問(wèn)題排查
Linux系統(tǒng)CPU/內(nèi)存使用率過(guò)高的問(wèn)題排查
服務(wù)器出現(xiàn)由內(nèi)存問(wèn)題引發(fā)的故障，例如系統(tǒng)內(nèi)部服務(wù)響應(yīng)速度變慢、服務(wù)器登錄不上、系統(tǒng)觸發(fā) OOM（Out Of Memory）等。通常情況下當(dāng)實(shí)例內(nèi)存使用率持續(xù)高于90%時(shí)，可判斷為實(shí)例內(nèi)存使用率過(guò)高。CPU/內(nèi)存使用率過(guò)高的問(wèn)題原因可能由硬件因素、系統(tǒng)進(jìn)程、業(yè)務(wù)進(jìn)程或者木馬病毒等因素導(dǎo)致。
筆者以前寫(xiě)過(guò)一篇文章- Linux 下的 60 秒分析的檢查清單 ，適用于 任何性能問(wèn)題 的分析工作，這一篇文章是關(guān)于CPU/內(nèi)存使用率的具體的排查思路總結(jié)。
執(zhí)行 top 命令后按 M ，根據(jù)駐留內(nèi)存大小進(jìn)行排序，查看 “RES” 及 “SHR” 列是否有進(jìn)程占用內(nèi)存過(guò)高。滾液按 P，以 CPU 占用率大小的順序排列進(jìn)程列表，查看是否有進(jìn)程占用cpu過(guò)高。
如果有異常進(jìn)程占用了大量 CPU 或內(nèi)存資源，記錄需要終止的進(jìn)程 PID，輸入k，再輸入需要終止進(jìn)程的 PID ，按 Enter。
另外說(shuō)明一下，top 運(yùn)行中可以通過(guò) top 的內(nèi)部命令對(duì)進(jìn)程的顯示方式進(jìn)行控制，最常用的是M和P。
CPU 空閑但高負(fù)載情況，Load average 是 CPU 負(fù)載的評(píng)估，其值越高，說(shuō)明其任務(wù)隊(duì)列越長(zhǎng)，處于等待執(zhí)行的任務(wù)越多。執(zhí)行ps -axjf命令，查看進(jìn)程狀態(tài)，并檢查是否存在 D 狀態(tài)進(jìn)程。D 狀態(tài)指不可中斷的睡眠狀態(tài)，該狀態(tài)進(jìn)程無(wú)法被殺死，也無(wú)法自行退出。若出現(xiàn)較多 D 狀態(tài)進(jìn)程，可通過(guò)恢復(fù)該進(jìn)程依賴資源或重啟系統(tǒng)進(jìn)行解決。
Linux 系統(tǒng)通過(guò)分頁(yè)機(jī)制管理內(nèi)存的同時(shí)，將磁盤(pán)的一部分劃出來(lái)作為大改物
虛擬內(nèi)存
。而 kswapd0 是 Linux 系統(tǒng)虛擬內(nèi)存管理中負(fù)責(zé)換頁(yè)的進(jìn)程。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存不足時(shí)，kswapd0 會(huì)頻繁的進(jìn)行換頁(yè)操作。換頁(yè)操作非常消耗 CPU 資源，導(dǎo)致該進(jìn)程持續(xù)占用高 CPU 資源。
執(zhí)行top命令，找到 kswapd0 進(jìn)程。觀察 kswapd0 進(jìn)程狀態(tài)，若持續(xù)處于非睡眠狀態(tài)，且運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)并持續(xù)占用較高 CPU 資源，執(zhí)行 vmstat ，free，ps 等指令，查詢系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)程的殲銀內(nèi)存占用情況，重啟系統(tǒng)或終止不需要且安全的進(jìn)程。如果 si，so 的值也比較高，則表示系統(tǒng)存在頻繁的換頁(yè)操作，當(dāng)前系統(tǒng)的
物理內(nèi)存
已經(jīng)不能滿足您的需要。 si 表示每秒從交換區(qū)寫(xiě)入內(nèi)存的大小(單位:kb/s) ， so 每秒從內(nèi)存寫(xiě)到交換區(qū)的大小。
執(zhí)行cat/proc/meminfo |grep-i shmem命令查看
共享內(nèi)存
。
buddy可以以頁(yè)為單位獲取連續(xù)的物理內(nèi)存了，即4K為單位。slab負(fù)責(zé)需要頻繁的獲取/釋放并不大的連續(xù)物理內(nèi)存，比如幾十字節(jié)。執(zhí)行cat /proc/meminfo | grep -i SUnreclaim命令查看slab 內(nèi)存。
標(biāo)準(zhǔn)的 4KB 大小的頁(yè)面外，內(nèi)存大頁(yè)管理內(nèi)存中的巨大的頁(yè)面，處理較少的頁(yè)面映射表，從而減少訪問(wèn)/維護(hù)它們的開(kāi)銷(xiāo)。執(zhí)行cat /proc/meminfo | grep -iE “HugePages_Total|Hugepagesize” 查看內(nèi)存大頁(yè)。
內(nèi)存使用率計(jì)算：
(Total – available)100% / Total
（Total – Free – Buffers – Cached – SReclaimable + Shmem）* 100% / Total
cat /proc/meminfo查看信息含義：
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網(wǎng)站欄目：LinuxCPU負(fù)載的簡(jiǎn)單解釋(cpuloadlinux)
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