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隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的企業(yè)和機(jī)構(gòu)選擇將其服務(wù)部署在互聯(lián)網(wǎng)上，以滿足更廣泛的用戶需求。這樣，服務(wù)器的性能就顯得尤為重要。在這種情況下，如何優(yōu)化服務(wù)器的性能便成了每一位運(yùn)維工程師必須掌握的技能。其中，優(yōu)化Linux進(jìn)程CPU占用率，是優(yōu)化服務(wù)器性能的之一步。
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一、什么是Linux進(jìn)程CPU占用率？
Linux進(jìn)程CPU占用率指的是某個(gè)進(jìn)程占用CPU資源的情況。CPU占用率越高，系統(tǒng)的負(fù)載就越重，導(dǎo)致服務(wù)器運(yùn)行效率變低，甚至出現(xiàn)崩潰。因此，合理管理進(jìn)程的CPU占用率，是優(yōu)化服務(wù)器性能的重要手段。
二、如何查看Linux進(jìn)程CPU占用率？
要合理管理Linux進(jìn)程CPU占用率，首先需要了解如何查看進(jìn)程的CPU占用率。一般有以下兩種方式。
1. 使用命令行查看CPU占用率
在終端中輸入top，可以查看當(dāng)前機(jī)器的整體資源情況，其中包括CPU的使用率、內(nèi)存使用率、負(fù)載值等。在top命令的輸出結(jié)果中，我們可以看到各進(jìn)程的CPU占用率，進(jìn)而知道哪些進(jìn)程占用了過多的CPU資源。
2. 使用圖形化工具查看CPU占用率
針對(duì)Linux服務(wù)器，我們也可以使用一些圖形化工具來(lái)監(jiān)控進(jìn)程的CPU占用率，如Grafana，Kibana等。通過這些工具，我們可以直觀地查看進(jìn)程的CPU占用率，以及其他監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，方便用戶查找問題。
三、如何優(yōu)化Linux進(jìn)程CPU占用率？
Linux進(jìn)程CPU占用率高，意味著該進(jìn)程正在消耗服務(wù)器資源。為了提高服務(wù)器的性能和穩(wěn)定性，需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化的步驟如下：
1. 找出CPU密集型進(jìn)程
通過top等工具，我們可以找出占用CPU最多的進(jìn)程。這些進(jìn)程往往是CPU計(jì)算密集型的進(jìn)程，例如編譯程序或處理大量數(shù)據(jù)等。
2. 減少進(jìn)程的CPU占用率
通過降低運(yùn)行進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)，或是減少進(jìn)程的執(zhí)行次數(shù)來(lái)降低CPU占用率。另外，也可以通過提高系統(tǒng)的硬件配置，來(lái)提高服務(wù)器的處理能力，降低CPU占用率。
3. 隔離CPU 親和性(CPU Affinity)
不同的處理器核心有不同的性能，一些進(jìn)程可能會(huì)在一個(gè)核心上消耗大量的CPU資源，而其他核心可能相對(duì)空閑。在這種情況下，我們可以通過隔離CPU親和性來(lái)指定進(jìn)程在哪個(gè)核心上運(yùn)行，從而減少某些核心的負(fù)載，提高服務(wù)器的性能。
4. 優(yōu)化進(jìn)程程序
對(duì)于一些CPU消耗量較大的進(jìn)程，可以優(yōu)化程序的代碼。例如，使用多線程、集成GPU加速、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)等方法，都可以減少程序的CPU占用率，提高服務(wù)器性能。
優(yōu)化Linux進(jìn)程的CPU占用率，是優(yōu)化服務(wù)器性能的重要手段。通過上述優(yōu)化步驟，我們可以降低進(jìn)程的CPU占用率，提高服務(wù)器的穩(wěn)定性和性能。在實(shí)際運(yùn)維過程中，需要時(shí)刻關(guān)注系統(tǒng)的負(fù)載情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并及時(shí)采取相關(guān)的措施，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定、快速運(yùn)行。
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服務(wù)器出現(xiàn)由內(nèi)存問題引發(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)存使用率過高。CPU/內(nèi)存使用率過高的問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。
筆者以前寫過一篇文章- Linux 下的 60 秒分析的檢查清單 ，適用于 任何性能問題 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 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)通過分頁(yè)機(jī)制管理內(nèi)存的同時(shí)，將磁盤的一部分劃出來(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)寫入內(nèi)存的大小(單位:kb/s) ， so 每秒從內(nèi)存寫到交換區(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/維護(hù)它們的開銷。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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