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pidstat:是一个常用的进程性能分析工具,用来实时查看进程的 CPU、内存、I/O 以及上下文切换等性能指标。
常用选项:
-u:表示查看cpu相关的性能指标
-w:表示查看上下文切换情况
-t:查看线程相关的信息,默认是进程的;常与-w结合使用(cpu的上下文切换包括进程的切换、线程的切换、中断的切换)
-d:展示磁盘 I/O 统计数据
-p:指明进程号
cpu用法示例:
#pidstat -u 5 1
13:37:07 UID PID %usr %system %guest %wait %CPU CPU Command
13:37:12 0 2962 100.00 0.00 0.00 0.00 100.00 1 stress
%usr:用户空间的cpu使用率
%system:内核空间的cpu使用率
%wait:等待上下文切换的cpu使用率
%CPU:总的cpu使用率
查看进程的cpu上下文切换示例:
vmstat只能查看总的cpu上下文切换,pidstat可以查看每个进程的上下文切换
# 每隔 5 秒输出 1 组数据
$ pidstat -w 5
Linux 4.15.0 (ubuntu) 09/23/18 _x86_64_ (2 CPU)
08:18:26 UID PID cswch/s nvcswch/s Command
08:18:31 0 1 0.20 0.00 systemd
08:18:31 0 8 5.40 0.00 rcu_sched
...
cswch/s:表示每秒自愿上下文切换(voluntary context switches)的次数
ncswch/s:表示每秒非自愿上下文切换(non voluntary context switches)的次数
这两个概念一定要牢牢记住,因为它们意味着不同的性能问题:
- 所谓自愿上下文切换,是指进程无法获取所需资源,导致的上下文切换。比如说, I/O、内存等系统资源不足时,就会发生自愿上下文切换。
- 而非自愿上下文切换,则是指进程由于时间片已到等原因,被系统强制调度,进而发生的上下文切换。比如说,大量进程都在争抢 CPU 时,就容易发生非自愿上下文切换。
查看线程的cpu上下文切换示例:
# 每隔1秒输出一组数据(需要 Ctrl+C 才结束)
# -wt 参数表示输出线程的上下文切换指标
$ pidstat -wt 1
08:14:05 UID TGID TID cswch/s nvcswch/s Command
...
08:14:05 0 10551 - 6.00 0.00 sysbench
08:14:05 0 - 10551 6.00 0.00 |__sysbench
08:14:05 0 - 10552 18911.00 103740.00 |__sysbench
08:14:05 0 - 10553 18915.00 100955.00 |__sysbench
08:14:05 0 - 10554 18827.00 103954.00 |__sysbench
现在你就能看到了,虽然 sysbench 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。看来,上下文切换罪魁祸首,还是过多的 sysbench 线程。
每秒上下文切换多少次才算正常呢?
这个数值其实取决于系统本身的 CPU 性能。在我看来,如果系统的上下文切换次数比较稳定,那么从数百到一万以内,都应该算是正常的。
但当上下文切换次数超过一万次,或者切换次数出现数量级的增长时,就很可能已经出现了性能问题。
这时,你还需要根据上下文切换的类型,再做具体分析。比方说:
- 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。
磁盘I/O用法示例:
# -d 展示 I/O 统计数据,-p 指定进程号,间隔 1 秒输出 3 组数据
$ pidstat -d -p 4344 1 3
06:38:50 UID PID kB_rd/s kB_wr/s kB_ccwr/s iodelay Command
06:38:51 0 4344 0.00 0.00 0.00 0 app
06:38:52 0 4344 0.00 0.00 0.00 0 app
06:38:53 0 4344 0.00 0.00 0.00 0 app
kB_rd/s:表示每秒读的 KB 数
kB_wr/s: 表示每秒写的 KB 数
iodelay: 表示 I/O 的延迟(单位是时钟周期)
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