网页不能运行wordpress,优化wordpress访问速度,微电影网站模板,网站系统性能定义之前写过cpu占用率的文章CPU占用率是什么#xff1f;平常我们使用 top 命令来查看系统的性能情况#xff0c;在 top 命令中可以看到很多不同类型的 CPU 使用率#xff0c;如下图红框中标出部分#xff1a;下面#xff0c;我们来介绍一下这些 CPU 使用率的意义#xff1a;… 之前写过cpu占用率的文章CPU占用率是什么平常我们使用 top 命令来查看系统的性能情况在 top 命令中可以看到很多不同类型的 CPU 使用率如下图红框中标出部分下面我们来介绍一下这些 CPU 使用率的意义ususer time表示 CPU 执行用户进程的时间包括 nice 时间。通常都是希望用户空间CPU越高越好。sysystem time表示 CPU 在内核运行的时间包括 IRQ 和 softirq。系统 CPU 占用越高表明系统某部分存在瓶颈。通常这个值越低越好。ninice time具有优先级的用户进程执行时占用的 CPU 利用率百分比。ididle time表示系统处于空闲期等待进程运行。wawaiting time表示 CPU 在等待 IO 操作完成所花费的时间。系统不应该花费大量的时间来等待 IO 操作否则就说明 IO 存在瓶颈。hihard IRQ time表示系统处理硬中断所花费的时间。sisoft IRQ time表示系统处理软中断所花费的时间。ststeal time被强制等待involuntary wait虚拟 CPU 的时间此时 Hypervisor 在为另一个虚拟处理器服务。当然单靠上面的解释来理解它们的意义还是比较困难的。所以本文主要从源码的角度来分析它们到底代表什么。时钟中断首先我们要知道统计 CPU 使用情况在什么地方执行的。在分析之前我们先来了解下 时钟中断时钟中断是一种硬中断由时间硬件系统定时器一种可编程硬件产生。当 CPU 接收到时钟中断信号后会在处理完当前指令后调用 时钟中断处理程序 来完成更新系统时间、执行周期性任务等。可以发现统计 CPU 使用情况是在 时钟中断处理程序 中完成的。每个 CPU 的使用情况通过 cpu_usage_stat 结构来记录我们来看看其定义struct cpu_usage_stat {cputime64_t user;cputime64_t nice;cputime64_t system;cputime64_t softirq;cputime64_t irq;cputime64_t idle;cputime64_t iowait;cputime64_t steal;cputime64_t guest;
};
从 cpu_usage_stat 结构的定义可以看出其每个字段与 top 命令的 CPU 使用率类型一一对应。在内核初始化时会为每个 CPU 创建一个 cpu_usage_stat 结构用于统计 CPU 的使用情况。OK现在我们来分析下内核是怎么统计 CPU 的使用情况的。每次执行 时钟中断处理程序 都会调用 account_process_tick 函数进行 CPU 使用情况统计我们来分析一下 account_process_tick 函数的实现void account_process_tick(struct task_struct *p, int user_tick)
{cputime_t one_jiffy_scaled cputime_to_scaled(cputime_one_jiffy);struct rq *rq this_rq();// 说明user_tick 变量标识当前是否处于执行用户应用程序if (user_tick) {// 1. 如果 CPU 在执行用户程序, 那么调用 account_user_time 进行统计account_user_time(p, cputime_one_jiffy, one_jiffy_scaled);} else if ((p ! rq-idle) || (irq_count() ! HARDIRQ_OFFSET)) {// 2. 如果 CPU 在执行内核代码, 那么调用 account_system_time 进行统计account_system_time(p, HARDIRQ_OFFSET, cputime_one_jiffy,one_jiffy_scaled);} else {// 3. 否则说明 CPU 在执行 idle 进程(也就是处于空闲状态), 那么调用 account_idle_time 进行统计account_idle_time(cputime_one_jiffy);}
}
account_process_tick 函数主要分 3 种情况进行统计如下如果 CPU 在执行用户程序那么调用 account_user_time 进行统计。如果 CPU 在执行内核代码那么调用 account_system_time 进行统计。否则说明 CPU 在执行 idle 进程(也就是处于空闲状态)那么调用 account_idle_time 进行统计。CPU 使用情况统计下面我们分别对这 3 种统计进行分析。1. 统计用户程序执行时间统计用户程序的执行时间是通过 account_user_time 函数来完成的我们来看看其实现void account_user_time(struct task_struct *p, cputime_t cputime,cputime_t cputime_scaled)
{// 获取 CPU 的统计结构每个CPU一个 cpu_usage_stat 结构struct cpu_usage_stat *cpustat kstat_this_cpu.cpustat; cputime64_t tmp;...// 分 2 种情况统计 CPU 的使用情况// 1. 如果进程的 nice 值大于0, 那么将会统计到 nice 字段中// 2. 如果进程的 nice 值小于等于0, 那么将会统计到 user 字段中if (TASK_NICE(p) 0)cpustat-nice cputime64_add(cpustat-nice, tmp);elsecpustat-user cputime64_add(cpustat-user, tmp);...
}
account_user_time 函数主要分两种情况统计如果进程的 nice 值大于0那么将会增加到 CPU 统计结构的 nice 字段中。如果进程的 nice 值小于等于0那么增加到 CPU 统计结构的 user 字段中。这里说明一下进程 nice 值的作用nice 值越大说明进程的优先级越低。所以nice 统计值主要用来统计低优先级进程的占使用 CPU 的情况。也说明了user 和 nice 统计值都属于执行用户程序的 CPU 时间。2. 统计内核代码执行时间如果在发生时钟中断前CPU 处于内核态也就是说在执行内核代码。那么将会调用 account_system_time 函数进行统计account_system_time 函数实现如下void account_system_time(struct task_struct *p, int hardirq_offset,cputime_t cputime, cputime_t cputime_scaled)
{// 获取 CPU 的统计结构每个CPU一个 cpu_usage_stat 结构struct cpu_usage_stat *cpustat kstat_this_cpu.cpustat;cputime64_t tmp;...// 主要分 3 种情况进行统计// 1. 如果当前处于硬中断执行上下文, 那么统计到 irq 字段中// 2. 如果当前处于软中断执行上下文, 那么统计到 softirq 字段中// 3. 否则统计到 system 字段中if (hardirq_count() - hardirq_offset)cpustat-irq cputime64_add(cpustat-irq, tmp);else if (softirq_count())cpustat-softirq cputime64_add(cpustat-softirq, tmp);elsecpustat-system cputime64_add(cpustat-system, tmp);...
}
account_system_time 函数主要分 3 种情况进行统计如果当前处于硬中断执行上下文那么增加到 CPU 统计结构的 irq 字段中。如果当前处于软中断执行上下文那么增加到 CPU 统计结构的 softirq 字段中。否则增加到 CPU 统计结构的 system 字段中。从上面代码可以看出irq 和 softirq 统计值也算是内核代码执行时间。3. idle 进程执行时间统计当系统中没有可运行的进程时将会执行 idle 进程。也就是说当系统执行 idle 进程时表示系统正处于空闲状态。idle 进程执行时间统计由 account_idle_time 函数完成其实现如下void account_idle_time(cputime_t cputime)
{struct cpu_usage_stat *cpustat kstat_this_cpu.cpustat;cputime64_t cputime64 cputime_to_cputime64(cputime);struct rq *rq this_rq();// 分 2 种情况统计 CPU 的使用情况// 1. 如果系统有进程正在等待 I/O 操作完成, 那么将统计到 iowait 字段中// 2. 否则将统计到 idle 字段中if (atomic_read(rq-nr_iowait) 0)cpustat-iowait cputime64_add(cpustat-iowait, cputime64);elsecpustat-idle cputime64_add(cpustat-idle, cputime64);
}
account_idle_time 函数也分两种情况进行统计如果系统中有正在等待 I/O 操作完成的进程那么增加到 CPU 统计结构的 iowait 字段中。否则增加到 CPU 统计结构的 idle 字段中。从上面的分析可以看出iowait 统计值也属于空闲时间的一种。top 命令的 CPU 使用率通过源码分析我们知道 top 命令中 CPU 使用率各种类型的意思现在我们来介绍一下 top 命令是怎么计算各种类型的 CPU 使用率。要获取各个 CPU 的使用情况信息可以通过读取 /proc/stat 文件获取如下[vagrantlocalhost ~]$ cat /proc/stat
cpu 245 10 1142 1097923 95 0 28 0 0 0
cpu0 245 10 1142 1097923 95 0 28 0 0 0
...
上面的结果显示了 CPU 的使用情况信息第一行代表所有 CPU 的总和而第二行开始表示每个 CPU 核心的使用情况信息。因为我的电脑只有一个核所以只有一条数据。下面说说这些数据的意义从第一个数值开始分别代表user nicesystemidleiowait irqsoftirqsteal。所以top 命令的 CPU 使用率计算公式如下CPU总时间 user nice system idle wait irq softirq steal
%us user / CPU总时间
%ni nice / CPU总时间
%sy system / CPU总时间
%id idel / CPU总时间
%wa wait / CPU总时间
%hi irq / CPU总时间
%si softirq / CPU总时间
%st steal / CPU总时间
嗯看起来还是挺简单的。总结本文主要分析了 top 命令中的 CPU 使用率的意义和实现原理希望通过本文能够帮助大家对 top 命令有更深的认识。推荐阅读专辑|Linux文章汇总专辑|程序人生专辑|C语言我的知识小密圈关注公众号后台回复「1024」获取学习资料网盘链接。欢迎点赞关注转发在看您的每一次鼓励我都将铭记于心~嵌入式Linux微信扫描二维码关注我的公众号
