優化-cpu

優化

橫向:加新的設備，架構擴展

縱向:替換新的更好的設備，使設備負載能力更高

下面咱們討論的是不加設備也不換設備的基礎上進行系統微調

前面討論的是系統安裝到業務上線以前的一些基本優化，若是業務已經在線上，你要優化，第一步如何作？

好比一個web服務器慢,能夠會有哪些問題?

cpu->mem->io->file system->network->os參數->服務自己配置－》開發代碼

首先要進行服務器數據採集，和性能監測分析

方法有

一:使用cacti,nagios,zabbix等監控工具

二:使用linux自帶的一些監控指令:如vmstat,iostat,mpstat,sar等等

硬件問題

CPU子系統

內存子系統

IO子系統

網絡子系統

文件系統

運行的服務等

一，

cpu（Central Processing Unit)子系統

CPU 的佔用主要取決於什麼樣的資源正在 CPU 上面運行，

好比拷貝一個文件一般佔用較少CPU,只是在完成拷貝之後給一箇中斷讓CPU知道拷貝已經完成

科學計算一般佔用較多的CPU，大部分計算工做都須要在CPU上完成，內存、硬盤等子系統只作暫時的數據存儲工做

要想監測和理解CPU的性能須要知道一些的操做系統的基本知識，好比：中斷，進程調度，進程上下文切換,可運行隊列等

cpu單核在同一個時間點只能幹一件事，但單核CPU同樣能夠跑多任務操做系統，其實就是分CPU資源（時間片）

CPU很無辜，是個不辭辛苦的打工仔,每時每刻都有工做在作(進程、線程)而且本身有一張工做清單(可運行隊列)，

由老闆(進程調度)來決定他該幹什麼，他須要和老闆溝通以便獲得老闆的想法並及時調整本身的工做　　(上下文切換)，

部分工做作完之後還須要及時向老闆彙報(中斷)，

因此打工仔(CPU)除了作本身該作的工做之外，還有大量時間和精力花在溝通和彙報上。

中斷 設備通知內核，完成了一次數據處理過程。也能夠理解爲：cpu中止下來去執行別的指令。例如：完成一次IO。或者完成一次網絡數據包的發送。

內核處理過程 --- 控制優先級，進行任務調度。

用戶進程

上下文切換 --- 把正在佔用cpu的進程放回隊列中（每次內核的上下文切換,資源被用於關閉在CPU寄存器中的線程和放置在隊列中）

運行隊列

那麼監測CPU性能的底線是什麼呢?一般咱們指望咱們的系統能到達如下目標：

　　CPU利用率，若是CPU有100%利用率，那麼應該到達這樣一個平衡：65%-70% User Time，30%-35% System Time，0%-5% Idle Time;

　　上下文切換，上下文切換應該和 CPU 利用率聯繫起來看，若是能保持上面的 CPU 利用率平衡，大量的上下文切換是能夠接受的;

雲（虛擬化）　　提升資源利用率

查看cpu信息

# cat /proc/cpuinfo --能看到指令集，CPU核數，頻率，緩存等相關信息

要採集CPU當前正在運行的信息數據，要用到下面的命令或者監控軟件（nagios,zabbix等)

top

uptime

vmstat

mpstat --須要yum install sysstat

sar --須要yum install sysstat

# vmstat 2 每2秒鐘採集一下數據

# vmstat 2 3 每2秒鐘採集一次，一共採集3次

# vmstat 2

procs -----------memory---------- -swap- ----io-- --system-- -----cpu------

r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st

1 0 0 78112 63432 1519100 0 0 233 18 1906 1190 26 13 59 1 0

1 0 0 78112 63432 1519100 0 0 0 0 4180 1378 33 17 50 0 0

r 可運行隊列。單核cpu，不該該超過3（經驗獲得的數據，只是代表大於這個值代表運行隊列有點長)

b 當前被阻塞的進程，通常這些進程都是在等待某些外部資源而被阻塞。>3須要注意，並且一直出現或者常常出現，就更值得注意

in 中斷數。通常表明大量設備操做成功通知內核。

cs 上下文切換。通常表明任務須要緊急被cpu處理。數字高，只能說明內核在充分發揮它的任務調度做用。不能簡單經過該數字判斷cpu就出現瓶頸。

us 用戶進程所佔用的cpu時間的百分比

sy 內核在進行任務調度所佔用的cpu時間的百分比

id cpu空閒所佔用的時間百分比.僅僅0不能簡單判斷cpu出現瓶頸，只能說它被充分被留用。

wa 等待IO所消耗時間百分比

st 被硬件虛擬化的虛擬機所消耗掉的時間百分比

mpstat 和 vmstat 相似，不一樣的是 mpstat 能夠輸出多個處理器的數據

# mpstat -P ALL 1 ---P ALL表示查看全部CPU核， 1表示每一秒顯示一次

10:46:35 AM CPU %user %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %idle intr/s

10:46:36 AM all 26.13 0.00 6.53 0.00 3.52 9.05 0.00 54.77 19478.22

10:46:36 AM 0 25.74 0.00 6.93 0.00 2.97 7.92 0.00 56.44 9740.59

10:46:36 AM 1 26.73 0.00 6.93 0.00 3.96 10.89 0.00 51.49 9739.60

# sar -u 查看cpu相關的歷史數據 --這是歷史數據，是每十分鐘會去採集一次系統相關的數據

# sar -u 2 3 --兩秒一次，顯示三次（不是歷史數據，是當前動態數據)

sysstat --> 提供 sar 命令 (system activity reporter)

sar的特色：能夠對過去時間的系統狀態進行分析,但不能對某個進程進行深刻分析，只能對系統的總體狀況進行分析。

yum install sysstat -y

# service sysstat start

# chkconfig sysstat on

安裝systat包後，就會自動在 /var/log/sa/saxx 產生數據 xx表明日期

可使用sar -f /var/log/sa/saxx 去訪問 加參數就能夠訪問不一樣類型的性能數據

指定查詢以前的日期與固定時間點的方法

sar -u -f /var/log/sa/sa18 --查看這個月已通過的18號的cpu歷史數據

sar -u -f /var/log/sa/sa18 -s 09:00:00 -e 10:00:00 --指定只看18號9點到10點的cpu歷史數據

保存性能數據

sar支持保存成兩種格式的文件，一種是文本文件，一種是二進制文件 （只有經過sar本身的命令 -f 參數 才能看）

保存爲文本文件,能夠直接cat命令查看

sar -p 1 5 > /tmp/test/sar1.txt

保存爲二進制文件

sar -p 1 5 -o /tmp/test/sar2.txt 1>/dev/null --會顯示到屏幕，能夠用1>/dev/null

file /tmp/test/sar2.txt --是data類型文件

sar -f /tmp/test/sar2.txt --使用-f參數讀取

能夠經過作實驗，再來用vmstat,mpstat,sar來看cpu的變化

如:執行下面的sh /tmp/2.sh腳本，產生一百個運算的進程

[root@li ~]# cat /tmp/1.sh

#!/bin/bash

a=1

sum=0

while true

do

sum=$[$sum+$a]

let a++

done

[root@li ~]# cat /tmp/2.sh

#!/bin/bash

for i in `seq 100`

do

sh /tmp/1.sh &

done

===========================================================

總結:如今的架構cpu極少會成爲瓶頸.就算是真的cpu成爲了瓶頸,對cpu能作的優化太少了（要麼就換硬件，要麼經過擴展架構來分擔壓力,殺掉無用而且佔用資源的進程)

系統管理員能改的也就只有進程優先級了

nice 優先級 能調的範圍是 -20到19 -20表示優先級最高，19最低

用戶運行一個程序默認給的優先級爲0

renice 對一個已經運行的進程進行nice值的調整

renice 19 pid

[root@li ~]# vim /tmp/test.sh

a=1

while [ $a -lt 1000000 ]

do

let a++

done

nice 優先級高的可以優先分配資源，跑得快，花費的時間少，負載越高，效果越明顯

實驗

在一個負載高的狀況下作效果更好，好比一個大文件的cp

第一個終端:

[root@li ~]# time sh /tmp/test.sh

real 0m39.363s

user 0m26.338s

sys 0m0.900s

第二個終端：

[root@li ~]# time nice --19 sh /tmp/test.sh --19 第一個是參數的橫槓，第二個是負號

real 0m26.881s

user 0m26.008s

sys 0m0.871s

--對比上面的時間，能夠看到 高優先級的花費的時間少

能夠把上面的實驗再作一次，立刻用top查出-19的pid值，並使用renice修改

renice 19 9683

[root@li ~]# time sh /tmp/test.sh

real 0m34.665s

user 0m26.277s

sys 0m0.896s

[root@li ~]# time nice --19 sh /tmp/test.sh

real 0m37.231s

user 0m26.094s

sys 0m0.905s

--從上面的時間能夠看出，-19優先級的半路被改成19後，所花費的時間反而多了

注意：只有管理員才能把優先級往高調，普通用戶只能調本身的，而且只能往低調，調低後還不能再調高