LINUX系统优化

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平均负载是指单位时间内，系统处于可运行状态和不可中断状态的平均进程数，
也就是平均活跃进程数，它和 CPU 使用率并没有直接关系

可运行状态的进程，是指正在使用 CPU 或者正在等待 CPU 的进程，也就是我们常用 ps 命令看到的，处于 R 状态（Running 或 Runnable）的进程。

不可中断状态的进程则是正处于内核态关键流程中的进程，并且这些流程是不可打断的，比
如最常见的是等待硬件设备的 I/O 响应，也就是我们在 ps 命令中看到的 D 状态
（Uninterruptible Sleep，也称为 Disk Sleep）的进程

而下半部则是由内核触发，也就是我们常说的软中断，特点是延迟执行。
以内核线程的方式执行，并且每个 CPU 都对应一个软中断内核线程，名字为 “ksoftirqd/CPU
编号”，比如说， 0 号 CPU 对应的软中断内核线程的名字就是 ksoftirqd/0。

/proc/interrupts 提供了硬中断的运行情况。

上半部直接处理硬件请求，也就是我们常说的硬中断，特点是快速执行；

/proc/softirqs 提供了软中断的运行情况；

表示被其他虚拟机占用的 CPU 时间百分比，一般是在虚拟化中使用

运行客户虚拟机的CPU 时间百分比。

为了维护 CPU 时间，Linux 通过事先定义的节拍率（内核中表示为 HZ），触发时间中
断，并使用全局变量 Jiffies 记录了开机以来的节拍数。每发生一次时间中断，Jiffies 的值
就加 1。

grep 'CONFIG_HZ=' /boot/config-$(uname -r)

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。

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。

进程是由内核来管理和调度的，进程的切换只能发生在内核态。进程的上下文不仅包括了虚拟内存、栈、全局变量等用户空间的资源，还包括了内核堆栈、
寄存器等内核空间的状态。：在保存当前进程的内核状态和 CPU 寄存器之前，需要先把该进程的虚拟内存、栈等保存下来；而加载了下一进程的内核态后，还需要刷新进程的虚拟内存和用户栈。

当进程只有一个线程时，可以认为进程就等于线程。当进程拥有多个线程时，这些线程会共享相同的虚拟内存和全局变量等资源。这些资源在上下文切换时是不需要修改的。另外，线程也有自己的私有数据，比如栈和寄存器等，这些在上下文切换时也是需要保存
的

为了快速响应硬件的事件，中断处理会打断进程的正常调度和执行，转而调用中断处理程
序，响应设备事件。而在打断其他进程时，就需要将进程当前的状态保存下来，这样在中断
结束后，进程仍然可以从原来的状态恢复运行。

status 列含义
R 是 Running 或 Runnable 的缩写，表示进程在 CPU 的就绪队列中，正在运行或者正
在等待运行。
D 是 Disk Sleep 的缩写，也就是不可中断状态睡眠（Uninterruptible Sleep），一般表
示进程正在跟硬件交互，并且交互过程不允许被其他进程或中断打断。
Z 是 Zombie 的缩写，如果你玩过“植物大战僵尸”这款游戏，应该知道它的意思。它
表示僵尸进程，也就是进程实际上已经结束了，但是父进程还没有回收它的资源（比如进
程的描述符、PID 等）。
S 是 Interruptible Sleep 的缩写，也就是可中断状态睡眠，表示进程因为等待某个事件
而被系统挂起。当进程等待的事件发生时，它会被唤醒并进入 R 状态。
I 是 Idle 的缩写，也就是空闲状态，用在不可中断睡眠的内核线程上。前面说了，硬件交
互导致的不可中断进程用 D 表示，但对某些内核线程来说，它们有可能实际上并没有任
何负载，用 Idle 正是为了区分这种情况。要注意，D 状态的进程会导致平均负载升高，
I 状态的进程却不会。
第一个是 T 或者 t，也就是 Stopped 或 Traced 的缩写，表示进程处于暂停或者跟踪状
态
另一个是 X，也就是 Dead 的缩写，表示进程已经消亡，所以你不会在 top 或者 ps 命令
中看到它

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

vmstat 5

-P ALL 表示监控所有 CPU，后面数字 5 表示间隔 5 秒后输出一组数据

间隔 5 秒后输出一组数据

-w 参数表示输出进程切换指标，而 -u 参数则表示输出 CPU 使用指标 -t显示线程

-d  显示磁盘读写信息

输出结果中，第一行包含三个数据，分别是采样数（Samples）、事件类型（event）和事
件总数量（Event count）。比如这个例子中，perf 总共采集了 833 个 CPU 时钟事件，而
总事件数则为 97742399。
第一列 Overhead ，是该符号的性能事件在所有采样中的比例，用百分比来表示。
第二列 Shared ，是该函数或指令所在的动态共享对象（Dynamic Shared Object），
如内核、进程名、动态链接库名、内核模块名等。
第三列 Object ，是动态共享对象的类型。比如 [.] 表示用户空间的可执行程序、或者动
态链接库，而 [k] 则表示内核空间。
最后一列 Symbol 是符号名，也就是函数名。当函数名未知时，用十六进制的地址来表
示。

perf record -g seleep 15 && perf report

查看cpu个数

提供了一个cpu只读的中断使用情况

user（通常缩写为 us），代表用户态 CPU 时间。注意，它不包括下面的 nice 时间，但
包括了 guest 时间。
nice（通常缩写为 ni），代表低优先级用户态 CPU 时间，也就是进程的 nice 值被调整
为 1-19 之间时的 CPU 时间。这里注意，nice 可取值范围是 -20 到 19，数值越大，优
先级反而越低。
system（通常缩写为 sys），代表内核态 CPU 时间。
idle（通常缩写为 id），代表空闲时间。注意，它不包括等待 I/O 的时间（iowait）。
iowait（通常缩写为 wa），代表等待 I/O 的 CPU 时间。
irq（通常缩写为 hi），代表处理硬中断的 CPU 时间。
softirq（通常缩写为 si），代表处理软中断的 CPU 时间。
steal（通常缩写为 st），代表当系统运行在虚拟机中的时候，被其他虚拟机占用的 CPU
时间。
guest（通常缩写为 guest），代表通过虚拟化运行其他操作系统的时间，也就是运行虚
拟机的 CPU 时间。
guest_nice（通常缩写为 gnice），代表以低优先级运行虚拟机的时间。

/proc/stat
提供的就是系统的 CPU 和任务统计信息，代为是user_hz 10ms

模拟 CPU压力

模拟 I/O 压力，即不停地执行 sync：