优化-cpu

优化

横向:加新的设备，架构扩展

纵向:替换新的更好的设备，使设备负载能力更高

下面咱们讨论的是不加设备也不换设备的基础上进行系统微调

前面讨论的是系统安装到业务上线以前的一些基本优化，若是业务已经在线上，你要优化，第一步如何作？

好比一个web服务器慢,能够会有哪些问题?

cpu->mem->io->file system->network->os参数->服务自己配置－》开发代码

首先要进行服务器数据采集，和性能监测分析

方法有

一:使用cacti,nagios,zabbix等监控工具

二:使用linux自带的一些监控指令:如vmstat,iostat,mpstat,sar等等

硬件问题

CPU子系统

内存子系统

IO子系统

网络子系统

文件系统

运行的服务等

一，

cpu（Central Processing Unit)子系统

CPU 的占用主要取决于什么样的资源正在 CPU 上面运行，

好比拷贝一个文件一般占用较少CPU,只是在完成拷贝之后给一个中断让CPU知道拷贝已经完成

科学计算一般占用较多的CPU，大部分计算工做都须要在CPU上完成，内存、硬盘等子系统只作暂时的数据存储工做

要想监测和理解CPU的性能须要知道一些的操做系统的基本知识，好比：中断，进程调度，进程上下文切换,可运行队列等

cpu单核在同一个时间点只能干一件事，但单核CPU同样能够跑多任务操做系统，其实就是分CPU资源（时间片）

CPU很无辜，是个不辞辛苦的打工仔,每时每刻都有工做在作(进程、线程)而且本身有一张工做清单(可运行队列)，

由老板(进程调度)来决定他该干什么，他须要和老板沟通以便获得老板的想法并及时调整本身的工做　　(上下文切换)，

部分工做作完之后还须要及时向老板汇报(中断)，

因此打工仔(CPU)除了作本身该作的工做之外，还有大量时间和精力花在沟通和汇报上。

中断 设备通知内核，完成了一次数据处理过程。也能够理解为：cpu中止下来去执行别的指令。例如：完成一次IO。或者完成一次网络数据包的发送。

内核处理过程 --- 控制优先级，进行任务调度。

用户进程

上下文切换 --- 把正在占用cpu的进程放回队列中（每次内核的上下文切换,资源被用于关闭在CPU寄存器中的线程和放置在队列中）

运行队列

那么监测CPU性能的底线是什么呢?一般咱们指望咱们的系统能到达如下目标：

　　CPU利用率，若是CPU有100%利用率，那么应该到达这样一个平衡：65%-70% User Time，30%-35% System Time，0%-5% Idle Time;

　　上下文切换，上下文切换应该和 CPU 利用率联系起来看，若是能保持上面的 CPU 利用率平衡，大量的上下文切换是能够接受的;

云（虚拟化）　　提升资源利用率

查看cpu信息

# cat /proc/cpuinfo --能看到指令集，CPU核数，频率，缓存等相关信息

要采集CPU当前正在运行的信息数据，要用到下面的命令或者监控软件（nagios,zabbix等)

top

uptime

vmstat

mpstat --须要yum install sysstat

sar --须要yum install sysstat

# vmstat 2 每2秒钟采集一下数据

# vmstat 2 3 每2秒钟采集一次，一共采集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 可运行队列。单核cpu，不该该超过3（经验获得的数据，只是代表大于这个值代表运行队列有点长)

b 当前被阻塞的进程，通常这些进程都是在等待某些外部资源而被阻塞。>3须要注意，并且一直出现或者常常出现，就更值得注意

in 中断数。通常表明大量设备操做成功通知内核。

cs 上下文切换。通常表明任务须要紧急被cpu处理。数字高，只能说明内核在充分发挥它的任务调度做用。不能简单经过该数字判断cpu就出现瓶颈。

us 用户进程所占用的cpu时间的百分比

sy 内核在进行任务调度所占用的cpu时间的百分比

id cpu空闲所占用的时间百分比.仅仅0不能简单判断cpu出现瓶颈，只能说它被充分被留用。

wa 等待IO所消耗时间百分比

st 被硬件虚拟化的虚拟机所消耗掉的时间百分比

mpstat 和 vmstat 相似，不一样的是 mpstat 能够输出多个处理器的数据

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

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相关的历史数据 --这是历史数据，是每十分钟会去采集一次系统相关的数据

# sar -u 2 3 --两秒一次，显示三次（不是历史数据，是当前动态数据)

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

sar的特色：能够对过去时间的系统状态进行分析,但不能对某个进程进行深刻分析，只能对系统的总体状况进行分析。

yum install sysstat -y

# service sysstat start

# chkconfig sysstat on

安装systat包后，就会自动在 /var/log/sa/saxx 产生数据 xx表明日期

可使用sar -f /var/log/sa/saxx 去访问 加参数就能够访问不一样类型的性能数据

指定查询以前的日期与固定时间点的方法

sar -u -f /var/log/sa/sa18 --查看这个月已通过的18号的cpu历史数据

sar -u -f /var/log/sa/sa18 -s 09:00:00 -e 10:00:00 --指定只看18号9点到10点的cpu历史数据

保存性能数据

sar支持保存成两种格式的文件，一种是文本文件，一种是二进制文件 （只有经过sar本身的命令 -f 参数 才能看）

保存为文本文件,能够直接cat命令查看

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

保存为二进制文件

sar -p 1 5 -o /tmp/test/sar2.txt 1>/dev/null --会显示到屏幕，能够用1>/dev/null

file /tmp/test/sar2.txt --是data类型文件

sar -f /tmp/test/sar2.txt --使用-f参数读取

能够经过作实验，再来用vmstat,mpstat,sar来看cpu的变化

如:执行下面的sh /tmp/2.sh脚本，产生一百个运算的进程

[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

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

总结:如今的架构cpu极少会成为瓶颈.就算是真的cpu成为了瓶颈,对cpu能作的优化太少了（要么就换硬件，要么经过扩展架构来分担压力,杀掉无用而且占用资源的进程)

系统管理员能改的也就只有进程优先级了

nice 优先级 能调的范围是 -20到19 -20表示优先级最高，19最低

用户运行一个程序默认给的优先级为0

renice 对一个已经运行的进程进行nice值的调整

renice 19 pid

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

a=1

while [ $a -lt 1000000 ]

do

let a++

done

nice 优先级高的可以优先分配资源，跑得快，花费的时间少，负载越高，效果越明显

实验

在一个负载高的状况下作效果更好，好比一个大文件的cp

第一个终端:

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

real 0m39.363s

user 0m26.338s

sys 0m0.900s

第二个终端：

[root@li ~]# time nice --19 sh /tmp/test.sh --19 第一个是参数的横杠，第二个是负号

real 0m26.881s

user 0m26.008s

sys 0m0.871s

--对比上面的时间，能够看到 高优先级的花费的时间少

能够把上面的实验再作一次，立刻用top查出-19的pid值，并使用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

--从上面的时间能够看出，-19优先级的半路被改成19后，所花费的时间反而多了

注意：只有管理员才能把优先级往高调，普通用户只能调本身的，而且只能往低调，调低后还不能再调高