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vmstat 是一个常用的系统性能分析工具,主要用来分析系统的内存使用情况,也常用来分析 CPU 上下文切换和中断的次数。
# 每隔 5 秒输出 1 组数据
vmstat 5procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----r …如何查看系统的上下文切换情况
vmstat 是一个常用的系统性能分析工具,主要用来分析系统的内存使用情况,也常用来分析 CPU 上下文切换和中断的次数。
# 每隔 5 秒输出 1 组数据
vmstat 5procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----r b 交换 空闲 缓冲 缓存 si so bi bo in cs us sy id wa st0 0 0 8090200 959848 5225828 0 0 15 14 150 126 6 1 93 0 00 0 0 8114904 959872 5201488 0 0 0 270 2056 7736 4 2 94 0 0
重点关注
cscontext switch每秒上下文切换的次数
ininterrupt每秒中断的次数
rrunning or runnable就绪队列长度即正在运行和等待CPU的进程数
bblocked处于不可中断睡眠状态的进程数
vmstat只给出系统总体的上下文切换情况可以用pidstat -w查看每个进程上下文切换的情况。
重点关注
cswch每秒自愿上下文切换的次数指的是进程无法获取所需资源导致的上下文切换如I/O、内存等系统资源 不足
ncswch每秒非自愿上下文切换的次数指的是时间片耗尽等其他原因被系统强制调度发生的上下文切换如大量进程抢夺CPU。
# 每隔5秒输出1组数据
dyydyy-Lenovo-ThinkBook-14-IIL:~$ pidstat -w 5
Linux 5.4.0-74-generic (dyy-Lenovo-ThinkBook-14-IIL) 2021年09月11日 _x86_64_(8 CPU)
19时36分03秒 UID PID cswch/s nvcswch/s Command
19时36分08秒 0 1 259.28 0.20 systemd
19时36分08秒 0 22496 3.79 0.00 kworker/6:0-events
19时36分08秒 0 22508 2.20 0.00 kworker/4:3-events
19时36分08秒 1000 22606 0.20 0.00 pidstat
模拟压测
# 以 10 个线程运行 5 分钟的基准测试,模拟多线程切换的问题
$ sysbench --threads10 --max-time300 threads run运行之后在另外一个终端上可以看出 cs突然增加了许多
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----r b 交换 空闲 缓冲 缓存 si so bi bo in cs us sy id wa st0 0 0 6177232 992200 6797896 0 0 0 0 2376 7604 6 2 92 0 00 0 0 6191628 992208 6783560 0 0 0 52 2136 6504 4 2 94 0 09 0 0 6206244 992208 6767868 0 0 0 0 2176 204091 6 9 84 0 08 0 0 6205984 992208 6767608 0 0 0 0 3140 1344343 18 53 28 0 07 0 0 6195676 992208 6778792 0 0 0 0 4403 1283034 19 54 27 0 07 0 0 6194896 992208 6779332 0 0 0 0 4521 1370898 18 50 32 0 03 0 0 6201196 992208 6773336 0 0 0 4 4633 1309928 19 50 31 0 0r 列:就绪队列的长度变长所以肯定会有大量的 CPU 竞争。 us(user)和 sy(system)列:这两列的 CPU 使用率加起来上升到了 100%,其中系统 CPU 使用率,也就是 sy 列高达 84%,说明 CPU 主要是被内核占用了。 in 列:中断次数也上升到了 4000左右,说明中断处理也是个潜在的问题。
使用命令
# 每隔 1 秒输出一组数据(需要 CtrlC 才结束)
# -wt 参数表示输出线程的上下文切换指标
$ pidstat -wt 1sysbench 进程(也就是主线程)的上下文切换次数看起来并不 多,但它的子线程的上下文切换次数却有很多。
平均时间: UID TGID TID cswch/s nvcswch/s Command
平均时间: 0 - 28411 48857.14 10855.95 |__sysbench
平均时间: 0 - 28412 49817.26 13526.39 |__sysbench
平均时间: 0 - 28413 48023.41 13608.33 |__sysbench
平均时间: 0 - 28414 48886.31 12581.94 |__sysbench
平均时间: 0 - 28415 48584.13 12016.27 |__sysbench
平均时间: 0 - 28416 47521.83 13308.93 |__sysbench
平均时间: 0 - 28417 48813.89 12481.55 |__sysbench
平均时间: 0 - 28418 49105.16 14612.70 |__sysbench
平均时间: 0 - 28419 50239.29 13927.38 |__sysbench
平均时间: 0 - 28420 47539.09 13134.33 |__sysbench当然也可以通过下面命令查看高亮地区即切换频繁的地区
# -d 参数表示高亮显示变化的区域
$ watch -d cat /proc/interrupts你可以发现,变化速度最快的是重调度中断(RES),这个中断类型表示,唤醒空闲状态的 CPU 来调度新的任务运行。这是多处理器系统(SMP)中,调度器用来分散任务到不同 CPU 的机制,通常也被称为处理器间中断(Inter-Processor Interrupts,IPI)。 所以,这里的中断升高还是因为过多任务的调度问题。
总结
自愿上下文切换变多了,说明进程都在等待资源,有可能发生了 I/O 等其他问题; 非自愿上下文切换变多了,说明进程都在被强制调度,也就是都在争抢 CPU,说明 CPU 的确成了瓶颈; 中断次数变多了,说明 CPU 被中断处理程序占用,还需要通过查看 /proc/interrupts 文 件来分析具体的中断类型。
