作為一個開發(fā)者，你可能會在應用程序運行時遇到CPU跳動的問題。這種問題通常會導致CPU占用率的突然增加，導致應用程序性能受到很大的影響。在本文中，我們將討論如何調試和解決Linux系統(tǒng)下CPU跳動的問題，并分享一些優(yōu)化技巧，以幫助你提高應用程序的性能。

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一、CPU跳動問題的原因

CPU跳動的問題可能是由多種原因引起。一些常見的原因包括：

1.應用程序的內存泄漏：如果應用程序中存在內存泄漏，那么系統(tǒng)的虛擬內存將很快被占滿，導致CPU的使用率增加，系統(tǒng)反應慢。

2.磁盤I/O性能問題：如果應用程序讀寫磁盤時出現問題，那么CPU的使用率也會隨之變化。

3.應用程序代碼或算法問題：如果應用程序存在性能問題，比如不必要的Loops或者不優(yōu)化的算法，那么CPU使用率也會因此而增加。

4.系統(tǒng)配置問題：如果系統(tǒng)配置不合理，比如CPU過度占用或者網絡問題，那么CPU跳動問題也可能出現。

在找到CPU跳動問題的原因后，我們就可以針對性的解決問題，并通過優(yōu)化技巧來提高應用程序的性能。

二、解決CPU跳動問題

為了解決CPU跳動的問題，我們需要對系統(tǒng)進行一些調試。

1.查看系統(tǒng)資源占用情況

你需要通過top命令查看系統(tǒng)資源占用情況。在終端中鍵入以下命令：

top

這個命令將顯示CPU和內存的使用情況。如果你發(fā)現有一個或多個進程占用大量的CPU或內存，那么這可能就是導致CPU跳動的問題所在。你需要確定進程的PID并嘗試找出問題的根源。

2. 使用strace命令進行調試

使用strace命令來監(jiān)視進程的系統(tǒng)調用，以確定哪個調用導致CPU漫游。在終端中鍵入以下命令：

sudo strace -c -p [進程ID]

這個命令將分析進程的系統(tǒng)調用并給出統(tǒng)計數據。你需要觀察額外的磁盤I/O或網絡操作等。 有時候我們會發(fā)現進程調用了一個文件但對文件的訪問操作很快就結束了。這通常是因為在此之前應用程序已經打開過這個文件，因此我們需要使用lsof命令來查找問題所在，以便修復CPU跳動的問題。

3. 使用gdb調試

使用gdb調試器來定位并調試應用程序中的問題。使用gdb命令可以啟動應用程序的調試會話，并在程序運行時執(zhí)行斷點、驗證代碼等操作。使用gdb可以在應用程序出現問題時對代碼進行分析，并修復相關問題，從而解決CPU跳動的問題。

4. 內存檢查

如果你懷疑應用程序可能存在內存泄漏，則可以使用一些內存檢查工具，如valgrind，來分析應用程序的內存分配和釋放情況。通過分析內存分配情況，我們可以找出哪段代碼負責實現內存泄漏，并及時修復代碼。

三、優(yōu)化技巧

除了解決CPU跳動問題之外，我們還可以使用一些技巧來優(yōu)化應用程序的性能，提高系統(tǒng)和應用程序的的吞吐量。

1. 避免在代碼中使用Loops

在編寫應用程序時，我們應該盡量避免使用不必要的Loops。循環(huán)的每一次迭代都會為程序帶來額外的開銷，并增加CPU的使用率。如果要在應用程序中使用循環(huán)操作，請使用性能更強的并行操作或內置函數，如“map”或“reduce”等函數。

2. 優(yōu)化算法

在編寫程序時，我們應該考慮使用更好的算法來減少計算時間。如果應用程序發(fā)現處理時間過長或CPU使用情況過高，則需要查看應用程序代碼，并評估應用程序算法的效率。

3. 避免多線程

盡管多線程可以并行執(zhí)行很多任務，但是如果使用不當，多線程也可能導致CPU使用率過高。如果你只需要執(zhí)行一個簡單的任務，那么單線程操作通常是更好的選擇。如果要使用多線程，請優(yōu)先考慮使用異步操作。

4. 數據緩存

將數據緩存到內存中可以顯著提高應用程序的響應時間。緩存可以是服務器本地存儲、內存數據庫、Redis緩存服務器等。如果遇到需要頻繁讀寫I/O操作的情況，緩存將顯著提高整個過程的性能。

綜上所述，Linux系統(tǒng)下CPU跳動問題的解決需要綜合使用上述調試工具和優(yōu)化技巧，并根據實際情況選擇合適的解決方案。通過調試、分析和優(yōu)化，我們可以顯著提高應用程序的性能，從而提高整個系統(tǒng)的吞吐量并提高用戶體驗。

相關問題拓展閱讀：

• 如何在linux系統(tǒng)下查看cpu使用率

如何在linux系統(tǒng)下查看cpu使用率

在linux的系統(tǒng)維護中，可能需要經常查看cpu使用率，分析系統(tǒng)整體的運行情況。而監(jiān)控CPU的性能一般包括以下3點：運行隊列、CPU使用率和上下文切換。

對于每一個CPU來說運行隊列更好不要超過3，例如，如果是雙核CPU就不要超過6。如果隊列長期保持在3以上，說明任何一個進程運行時都不能馬上得到cpu的響應，這時可能需要考慮升級cpu。另外滿負荷運行cpu的使用率更好是user空間保持在65%～70%，system空間保持在30%，空閑保持在0%~5% 。

下面總結下查看CPU使用率常用碧譽鋒的幾個命令。

1、top

這個命令很常用，在第三行有顯示CPU當前的使用情況。

# top -bn 1 -i -c

top – 14:19:51 up 138 days, 7:15, 1 user, load average: 0.20, 0.33, 0.39

Tasks: 115 total, 1 running, 114 sleeping, 0 stopped, 0 zombie

Cpu(s): 4.5%us, 3.8%sy, 0.0%ni, 91.0%id, 0.6%wa, 0.0%hi, 0.0%si, 0.0%st

Mem:k total,k used,k free,k buffers

Swap:k total, 34788k used,k free,k cached

PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND

12760 rootR 2.0 0.2 0:00.01 top -bn 1 -i -c

如上所示，top命令可以看到總體的系統(tǒng)運行狀態(tài)和cpu的使用率 。

%us：表示用戶空間程序的cpu使用率（悔晌沒有通過nice調度）

%sy：表示系統(tǒng)空間的cpu使用率，主要是內核程序。

%ni：表示用戶空間且通過nice調度過的程序的cpu使用率。

%id：空閑cpu

%wa：cpu運行時在等待io的時間

%hi：cpu處理硬中斷的數量

%si：cpu處理軟中斷的數量

%st：被虛擬機偷走的cpu

2、vmstat

之前在本博客中有介紹過vmstat的使用，詳細使用和參數介紹參考網址：

。

# vmstat 1 5

procemoryswapiosystemcpu—–

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

1 0

0

0 0

0 0

3、sar

sar命令語法和vmstat一樣。命令虛蠢不存在時需要安裝sysstat包，這個包很有用。

CPU使用率

例如每1秒采集一次CPU使用率，共采集5次。

# sar -u 1 5

Linux 3.18.5-x86_64-linode52 (li) 07/20/2023 _x86_64_ (1 CPU)

02:41:25 PM CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle

02:41:26 PM all 64.71 0.00 18.63 0.00 0.98 15.69

02:41:27 PM all 29.47 0.00 22.11 14.74 0.00 33.68

02:41:28 PM all 67.33 0.00 31.68 0.99 0.00 0.00

02:41:29 PM all 7.00 0.00 2.00 0.00 0.00 91.00

02:41:30 PM all 69.00 0.00 23.00 0.00 0.00 8.00

Average: all 47.79 0.00 19.48 3.01 0.20 29.52

和top一樣，可以看到所有cpu的使用情況。如果需要查看某顆cpu的使用可以用-P參數。例如指定顯示0號cpu 的使用情況。

# sar -P 0 -u 1 5

Linux 3.18.5-x86_64-linode52 (li) 07/20/2023 _x86_64_ (1 CPU)

02:45:14 PM CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle

02:45:15 PM 0 44.00 0.00 52.00 4.00 0.00 0.00

02:45:16 PM 0 9.28 0.00 26.80 62.89 1.03 0.00

02:45:17 PM 0 3.06 0.00 14.29 81.63 1.02 0.00

02:45:18 PM 0 4.12 0.00 22.68 72.16 1.03 0.00

02:45:19 PM 0 4.12 0.00 22.68 72.16 1.03 0.00

Average: 0 13.09 0.00 27.81 58.28 0.82 0.00

進程隊列長度和平均負載狀態(tài)

例如每1秒采集一次，共采集5次。

# sar -q 1 5

Linux 3.18.5-x86_64-linode52 (li) 07/20/2023 _x86_64_ (1 CPU)

02:48:47 PM runq-sz plist-sz ldavg-1 ldavg-5 ldavg-15

02:48:48 PM.34 0.43 0.41

02:48:49 PM.34 0.43 0.41

02:48:50 PM.34 0.43 0.41

02:48:51 PM.31 0.42 0.40

02:48:52 PM.31 0.42 0.40

Average:.33 0.43 0.41

輸出項：

runq-sz：運行隊列的長度（等待運行的進程數）

plist-sz：進程列表中進程（processes）和線程（threads）的數量

ldavg-1：最后1分鐘的系統(tǒng)平均負載（System load average）

ldavg-5：過去5分鐘的系統(tǒng)平均負載

ldavg-15：過去15分鐘的系統(tǒng)平均負載

進程創(chuàng)建的平均值和上下文切換的次數

例如每1秒收集一次，共收集5次。

# sar -w 1 5

Linux 3.18.5-x86_64-linode52 (li) 07/20/2023 _x86_64_ (1 CPU)

02:54:03 PM proc/s cswch/s

02:54:04 PM 1.01 156.57

02:54:05 PM 1.00 132.00

02:54:06 PM 2.00 201.00

02:54:07 PM 2.02 126.26

02:54:08 PM 2.00 114.00

Average: 1.61 145.98

sar命令也可以獲取過去指定日期的性能參數。

# sar -u -f /var/log/sa/sa20

Linux 3.18.5-x86_64-linode52 (li) 07/20/2023 _x86_64_ (1 CPU)

01:10:01 PM CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle

01:20:02 PM all 25.78 0.00 8.88 3.59 0.15 61.60

01:30:01 PM all 26.06 0.00 9.96 3.33 0.10 60.55

01:40:01 PM all 25.73 0.00 9.17 3.70 0.09 61.32

01:50:01 PM all 25.70 0.00 9.50 2.79 0.12 61.89

02:00:01 PM all 26.70 0.00 9.73 2.20 0.10 61.28

02:10:01 PM all 26.16 0.00 9.56 4.34 0.11 59.82

02:20:01 PM all 25.49 0.00 9.61 2.76 0.07 62.07

02:30:01 PM all 26.47 0.00 9.94 0.64 0.30 62.65

02:40:02 PM all 27.32 0.00 10.37 3.86 0.15 58.30

02:50:02 PM all 26.98 0.00 10.38 4.56 0.13 57.95

Average: all 26.24 0.00 9.71 3.18 0.13 60.74

4、mpstat

這個命令也在sysstat包中，語法類似。

例如每1秒收集一次，共5次。

# mpstat 1 5

Linux 3.18.5-x86_64-linode52 (li) 07/20/2023 _x86_64_ (1 CPU)

03:01:18 PM CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %idle

03:01:19 PM all 52.53 0.00 23.23 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 24.24

03:01:20 PM all 21.00 0.00 4.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 75.00

03:01:21 PM all 53.00 0.00 18.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 29.00

03:01:22 PM all 26.00 0.00 3.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 71.00

03:01:23 PM all 46.00 0.00 18.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 36.00

Average: all 39.68 0.00 13.23 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 47.09

cpu使用情況比sar更加詳細些，也可以用-P指定某顆cpu 。

5、iostat

這個命令主要用來查看io使用情況，也可以來查看cpu，個人感覺不常用。

# iostat -c 1 2

Linux 3.18.5-x86_64-linode52 (li) 07/20/2023 _x86_64_ (1 CPU)

avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle

4.53 0.01 3.81 0.63 0.04 90.99

avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle

38.00 0.00 14.00 0.00 0.00 48.00

6、dstat

每秒cpu使用率情況獲取

# dstat -c

—-total-cpu-usage—-

usr sys idl wai hiq siq

最占cpu的進程獲取

# dstat –top-cpu

-most-expensive-

cpu process

mysqld 1.5

php-fpm: pool 24

mysqld 59

參考：

《sar命令詳解》：

Linux查看cpu使用率可以使用top命令。

1、在終端輸入top命令，如下伍敬圖所示的位置即為cpu使用率。

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