Linux性能优化 4年前

CPU上下文切换，可能会导致CPU使用率的飙升，那当CPU到100%的时候，我们该如果定位是否是因为CPU上下文切换导致的呢？

可以通过vmstat、pidstat命令来查看。

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# 每隔5秒输出1组数据
$ vmstat 5
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so  bi  bo  in  cs  us  sy  id   wa  st
 0  0      0 7005360  91564 818900  0    0   0   0   25  33  0   0   100  0   0

#r（Running or Runnable）是就绪队列的长度，也就是正在运行和等待 CPU 的进程数。
#b（Blocked）则是处于不可中断睡眠状态的进程数。
#cs（context switch）是每秒上下文切换的次数。
#in（interrupt）则是每秒中断的次数。

可以看到，这个例子中的上下文切换次数 cs 是 33 次，而系统中断次数 in 则是 25 次，而就绪队列长度 r 和不可中断状态进程数 b 都是 0。

如果要看每个进程更详细的情况，就要用到pidstat命令了，给命令加上-w参数就可以看到进程切换的情况了。

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# 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：每秒自愿上下文切换
#nvcswch/s：每秒非自愿上下文切换

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。

所谓非自愿上下文切换，是指进程时间片已到等原因，系统强制调度，发生的切换。比如，大量进程都在争抢CPU，就容易发生非自愿上下文切换。

pidstat -w显示的是进程的数据指标，再加上-t会显示下属线程的数据指标。命令 pidstat -wt

如果因为终端，发生了上下文切换，可以详细分析中断的类型，通过查看/proc/interrupts文件，可以看出发生了哪些中断。

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# -d 参数表示高亮显示变化的区域
$ watch -d cat /proc/interrupts
           CPU0       CPU1
...
RES:    2450431      5279697   Rescheduling interrupts
...

RES（重调度中断），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。

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。