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cpustat:在Linux下根据运行的进程监控CPU使用率

cpustat 是 Linux 下一个强大的系统性能测量程序,它用 Go 编程语言 编写。它通过使用 “用于分析任意系统的性能的方法(USE)”,以有效的方式显示 CPU 利用率和饱和度。

作者:Aaron Kili来源:Linux中国|2017-05-03 11:10

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cpustat:在Linux下根据运行的进程监控CPU使用率

cpustat 是 Linux 下一个强大的系统性能测量程序,它用 Go 编程语言 编写。它通过使用 “用于分析任意系统的性能的方法(USE)”,以有效的方式显示 CPU 利用率和饱和度。

它高频率对系统中运行的每个进程进行取样,然后以较低的频率汇总这些样本。例如,它能够每 200ms 测量一次每个进程,然后每 5 秒汇总这些样本,包括某些度量的最小/平均/最大值(min/avg/max)。

推荐阅读: 监控 Linux 性能的 20 个命令行工具

cpustat 能用两种方式输出数据:定时汇总的纯文本列表和每个取样的彩色滚动面板。

如何在 Linux 中安装 cpustat

为了使用 cpustat,你的 Linux 系统中必须安装有 Go 语言(GoLang),如果你还没有安装它,点击下面的链接逐步安装 GoLang:

在 Linux 下安装 GoLang(Go 编程语言)

安装完 Go 以后,输入下面的 go get 命令安装 cpustat,这个命令会将 cpustat 二进制文件安装到你的 GOBIN 变量(所指的路径):

  1. # go get github.com/uber-common/cpustat 

如何在 Linux 中使用 cpustat

安装过程完成后,如果你不是以 root 用户控制系统,像下面这样使用 sudo 命令获取 root 权限运行 cpustat,否则会出现下面显示的错误信息:

  1. $ $GOBIN/cpustat 
  2. This program uses the netlink taskstats interface, so it must be run as root. 

注意:想要像你系统中已经安装的其它 Go 程序那样运行 cpustat,你需要把 GOBIN 变量添加到 PATH 环境变量。打开下面的链接学习如何在 Linux 中设置 PATH 变量。

cpustat 是这样工作的:在每个时间间隔查询 /proc 目录获取当前进程 ID 列表,然后:

  • 对于每个 PID,读取 /proc/pid/stat,然后计算和前一个样本的差别。
  • 如果是一个新的 PID,读取 /proc/pid/cmdline。
  • 对于每个 PID,发送 netlink 消息获取 taskstat,计算和前一个样本的差别。
  • 读取 /proc/stat 获取总的系统统计信息。

根据获取所有这些统计信息所花费的时间,会调整每个休息间隔。另外,通过每次取样之间实际经过的时间,每个样本也会记录它用于测量的时间。这可用于计算 cpustat 自身的延迟。

当不带任何参数运行时,cpustat 默认会显示以下信息:样本间隔:200ms;汇总间隔:2s(10 个样本);显示前 10 个进程;用户过滤器:all;pid 过滤器:all。正如下面截图所示:

  1. $ sudo $GOBIN/cpustat   

cpustat – 监控 Linux CPU 使用

cpustat – 监控 Linux CPU 使用

在上面的输出中,之前显示的系统范围的度量字段意义如下:

  • usr - 用户模式运行时间占 CPU 百分比的 min/avg/max 值。
  • sys - 系统模式运行时间占 CPU 百分比的 min/avg/max 值。
  • nice - 用户模式低优先级运行时间占 CPU 百分比的 min/avg/max 值。
  • idle - 用户模式空闲时间占 CPU 百分比的 min/avg/max 值。
  • iowait - 等待磁盘 IO 的 min/avg/max 延迟时间。
  • prun - 处于可运行状态的 min/avg/max 进程数量(同“平均负载”一样)。
  • pblock - 被磁盘 IO 阻塞的 min/avg/max 进程数量。
  • pstat - 在本次汇总间隔里启动的进程/线程数目。

同样还是上面的输出,对于一个进程,不同列的意思分别是:

  • name - 从 /proc/pid/stat 或 /proc/pid/cmdline 获取的进程名称。
  • pid - 进程 ID,也被用作 “tgid” (线程组 ID)。
  • min - 该 pid 的用户模式+系统模式时间的最小样本,取自 /proc/pid/stat。比率是 CPU 的百分比。
  • max - 该 pid 的用户模式+系统模式时间的最大样本,取自 /proc/pid/stat。
  • usr - 在汇总期间该 pid 的平均用户模式运行时间,取自 /proc/pid/stat。
  • sys - 在汇总期间该 pid 的平均系统模式运行时间,取自 /proc/pid/stat。
  • nice - 表示该进程的当前 “nice” 值,取自 /proc/pid/stat。值越高表示越好(nicer)。
  • runq - 进程和它所有线程可运行但等待运行的时间,通过 netlink 取自 taskstats。比率是 CPU 的百分比。
  • iow - 进程和它所有线程被磁盘 IO 阻塞的时间,通过 netlink 取自 taskstats。比率是 CPU 的百分比,对整个汇总间隔平均。
  • swap - 进程和它所有线程等待被换入(swap in)的时间,通过 netlink 取自 taskstats。Scale 是 CPU 的百分比,对整个汇总间隔平均。
  • vcx 和 icx - 在汇总间隔期间进程和它的所有线程自动上下文切换总的次数,通过 netlink 取自 taskstats。
  • rss - 从 /proc/pid/stat 获取的当前 RSS 值。它是指该进程正在使用的内存数量。
  • ctime - 在汇总间隔期间等待子进程退出的用户模式+系统模式 CPU 时间总和,取自 /proc/pid/stat。 注意长时间运行的子进程可能导致混淆这个值,因为只有在子进程退出后才会报告时间。但是,这对于计算高频 cron 任务以及 CPU 时间经常被多个子进程使用的健康检查非常有帮助。
  • thrd - 汇总间隔最后线程的数目,取自 /proc/pid/stat。
  • sam - 在这个汇总间隔期间该进程的样本数目。最近启动或退出的进程可能看起来比汇总间隔的样本数目少。

下面的命令显示了系统中运行的前 10 个 root 用户进程:

  1. $ sudo $GOBIN/cpustat -u root  

查找 root 用户正在运行的进程

查找 root 用户正在运行的进程

要想用更好看的终端模式显示输出,像下面这样用 -t 选项:

  1. $ sudo $GOBIN/cpustat -u root -t  

root 用户正在运行的进程

root 用户正在运行的进程

要查看前 x 个进程(默认是 10),你可以使用 -n 选项,下面的命令显示了系统中 正在运行的前 20 个进程:

  1. $ sudo $GOBIN/cpustat -n 20 

你也可以像下面这样使用 -cpuprofile 选项将 CPU 信息写到文件,然后用 cat 命令查看文件:

  1. $ sudo $GOBIN/cpustat -cpuprofile cpuprof.txt 
  2. $ cat cpuprof.txt 

要显示帮助信息,像下面这样使用 -h 选项:

  1. $ sudo $GOBIN/cpustat -h 

可以从 cpustat 的 Github 仓库:https://github.com/uber-common/cpustat 查阅其它资料。

就是这些!在这篇文章中,我们向你展示了如何安装和使用 cpustat,Linux 下的一个有用的系统性能测量工具。通过下面的评论框和我们分享你的想法吧。

作者简介:

Aaron Kili 是一个 Linux 和 F.O.S.S(Free and Open-Source Software) 爱好者,一个 Linux 系统管理员、web 开发员,现在也是 TecMint 的内容创建者,他喜欢和电脑一起工作,他相信知识共享。

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【责任编辑:枯木 TEL:(010)68476606】

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