Linux 性能优化实战

线程是调度的基本单位，而进程则是资源拥有的基本单位

所谓内核中的任务调度，实际上的调度对象是线程；而进程只是给线程提供了虚拟内存、全局变量等资源

进程与线程

进程和 CPU 原理

可运行状态的进程：正在使用 CPU 或者正在等待 CPU 的进程，ps -aux 命令看到处于 R 状态的进程

不可中断状态的进程：处于内核关键流程中的进程，并且这些流程是不可打断的。比如等待硬件设备的 I/O 响应，ps -aux 命令看到处于 D 状态的进程

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

在只有 2 个 CPU 的系统上，意味着所有的 CPU 都刚好被完全占用。

在 4 个 CPU 的系统上，意味着 CPU 有 50% 的空闲。

而在只有 1 个 CPU 的系统中，则意味着有一半的进程竞争不到 CPU。

平均负载为 2 时，意味着什么呢？

平均负载是指单位时间内，处于可运行状态和不可中断状态的进程数。所以，它不仅包括了正在使用 CPU 的进程，还包括等待 CPU 和等待 I/O 的进程。

CPU 密集型进程，使用大量 CPU 会导致平均负载升高，此时这两者是一致的；

I/O 密集型进程，等待 I/O 也会导致平均负载升高，但 CPU 使用率不一定很高；

大量等待 CPU 的进程调度也会导致平均负载升高，此时的 CPU 使用率也会比较高。

而 CPU 使用率，是单位时间内 CPU 繁忙情况的统计，跟平均负载并不一定完全对应。

平均负载和 CPU 使用率

平均负载

进程上下文切换

线程上下文切换

中断上下文切换

上下文切换场景

记录当前任务的上下文（CPU 寄存器和 PC 程序计数器）保存起来

找到新任务的上下文并加载

切换到新任务的程序计算器位置，恢复其任务

上下文切换的过程

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

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

非自愿上下文切换

自愿和非自愿

上下文切换

性能指标

是一个 Linux 系统压力测试工具，这里我们用作异常进程模拟平均负载升高的场景

stress

是一个常用的多核 CPU 性能分析工具，用来实时查看每个 CPU 的性能指标，以及所有 CPU 的平均指标

mpstat

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

pidstat

用来监控和分析系统的性能，包含 mpstat 和 pidstat 两个命令

超链接

sysstat

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

性能剖析工具

CPU

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