一、CPU的簡介
- CPU概念：CPU（中央處理器：Central Processing Unit)，是一塊超大規模的積體電路，是計算機的運算核心【拿到資料後先計算】和控制核心【然後再根據計算結果去控制】。
- 功能：主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟體中的資料。電腦中所有操作都由CPU負責讀取指令，對指令譯碼並執行指令的核心部件。
- 計算機程式編譯後 0101二進位制程式碼，CPU 接受到這個指令，解釋指令拿到資料，處理資料。
- CPU由3個模組組成，三個部分由內部匯流排連線起來：
- 控制單元：根據計算結果去控制資料的流向，把記憶體的指令、資料讀入暫存器，控制計算機
- 運算單元：拿到資料先計算資料
- 儲存單元： 臨時的資料儲存在儲存單元，比磁和-記憶體更小，速度更快。
二、CPU的資訊檢視命令
搭建好效能測試環境後，進行效能測試之前，最好能先去看一下伺服器CPU的基本資訊和引數
1、檢視物理CPU的個數： cat /proc/cpuinfo
透過上圖： 這個虛擬機器的物理cpu 2個，每個物理cpu的邏輯CPU個數為1個，所以邏輯CPU的個數就是2個。
2、可以直接用命令： cat /proc/cpuinfo| grep "processor"| wc -l 檢視邏輯CPU的個數。
wc -l: wc 是一個命令，用於計算檔案中的位元組數、字數和行數。-l 選項告訴 wc 只計算行數。
3、透過 lscpu 命令檢視：顯示CPU製造商、架構、CPU數量、型號、主頻以及快取等資訊。
- Sockets = 物理cpu
- Cores per Socket = 一個插槽上CPU核數
- Threads per core = 每個核上超執行緒數
- CPUs=邏輯cpu
三、CPU關注效能指標
關注指標1： CPU使用率
CPU使用率是我們最直觀能看到的指標，所以會優先去關注。CPU利用率行業內標準是一般不要超過75%，如果超過了就需要分析原因，並找到問題和調優了。
CPU使用率=非空閒時間佔總CPU時間的百分比， 越高說明CPU越繁忙，就可能需要進行效能問題分析和調優。
引數：
%us：使用者 CPU，比如java程式，應用程式等：使用者態使用CPU的百分比（user）。使用者CPU使用率高，通常說明有應用程式比較繁忙。 %sy：系統CPU：表示CPU在核心態執行的時間百分比。系統CPU 使用率高，說明核心比較繁忙。 %iowait：等待I/O：表示等待I/O的時間百分比。iowait高，說明系統與硬體裝置的I/O 互動時間比較長，比如跟鍵盤、網路卡、顯示器等互動。
ni【軟/硬中斷】：分別表示核心呼叫軟中斷處理程式、硬中斷處理程式的時間百分比。它們的使用率高，通常說明系統發生了大量的中斷。 (1)當CPU的時間分片正在處理某個任務還沒完成時鐘時間的時候，突然收到硬中斷或軟中斷指令，CPU被打斷需要去響應，才能繼續執行任務； (2)如果ni引數很高，說明中斷的數量很多，說明CPU不停的被打擾，需要分析是什麼中斷。一般ni比較高的情況比較少，不過ni高也會導致
sy【核心佔比】比較高，是環環相扣的，要能分析。 %st/gu：steal/guest：在虛擬化環境中會用到的竊取CPU使用率(steal）和客戶CPU使用率（guest），分別表示被其他虛擬機器佔用的CPU
時間百分比，和執行客戶虛擬機器的CPU時間百分比。
這兩個一般比較低，不會成為cpu的瓶頸 不太需要關注
%id：空閒 CPU百分比，CPU使用率 = (100-id)%
比較簡單的演算法： 100% - id% = CPU使用率
關注指標2：平均負載
平均負載指系統的平均活躍程序數，一個時間段內平均有多少程序數在活躍，跟cpu核數做比較，算出繁忙情況；這是伺服器效能的重點關注值，一般CPU的使用率高的話，平均負載也是高的。
主要包括三個數值，過去1、5、15鐘的平均負載。可以透過這三個值看到負載整體的趨勢。
1 逐步降低，是CPU後來越來越空閒； 逐步增加，CPU越來越繁忙； 或者持平，就是CPU穩定。
2 理想情況下，平均負載=邏輯 CPU個數，這表示每個CPU都恰好被充分利用；如果大於邏輯 CPU 個數，就表示負載較重；如果平均負載的值高於CPU的3-5倍 ，那麼很有可能CPU存在瓶頸，就需要分析和調優。
關注指標3：上下文的切換cs
系統核心和應用儲存共用CPU的核心，就會需要不停的爭搶資源，就會出現上下文切換。
上下文切換多了不是好事兒，過多的上下文切換，會將原本執行程序的CPU時間，消耗在暫存器、核心棧以及虛擬記憶體等資料的儲存和恢復上，很少有時間真正計算和處理資料，減少和縮短了程序真正執行的時間，通常會導致CPU核心【sy】消耗資源比較高，會成為效能瓶頸，需要最佳化。
四、效能的基本Linux命令
1、top命令：常用的效能分析工具，能夠實時顯示系統中各個程序的資源佔用狀況
第一行資料：
1 當前系統時間，啟動執行了多長時間
2 [2 users] 有多少個終端使用者連線， 不代表多少個賬戶 【同一個賬戶 多個終端也算】
3 [load average]：伺服器效能的重點關注值，系統過去1分鐘的平均負載、 過去5分鐘的平均負載、 過去15分鐘的平均負載
如果平均負載大於CPU數量，甚至達到3- 5倍cpu數量，說明系統負載非常大了。這個時候才會需要去觀察下面的詳細資料分析原因。
第二行資料：預設是程序數，可以切換為執行緒數
1 總程序數，正在執行的程序數，休眠的程序數 。
2 按下H， 切換為 Threads 當前匯流排程數 。
第三行資料：CPU的使用情況，這個是重點。
pid 程序id
USER 程序的歸屬者， 這個程序啟動使用者
PR 程序優先順序，數字越大優先順序高的話可以優先使用資源 ----效能不太關注 影響不大
NI 程序優先順序切換，跟PR共同決定了程序的優先順序 ---效能不太關注 影響不大
VIRT： 這個程序分配的虛擬記憶體
RES： 實際實體記憶體
SHR ：共享記憶體會詳細講。
S: status，程序的狀態，可以是R S 等
%CPU 這個程序佔用了多少的cpu使用率 -----這個數值，在CPU為多核時候，是可以超過100
程序列表中，預設排序規則，是根據 %CPU 數值從高到低的排序
如果某個程序佔用CPU高於75% 需要單獨拎出來分析
%MEM 這個程序佔用記憶體率，後面講解。
TIME+： 這個程序佔用CPU的總的時間，如果這個程序經常需要CPU進行計算和處理，這個時間就會很大。
COMAND: 這個程序透過哪個命令啟動的。
2、mpstat：程序相關的統計報告資訊，跟top命令裡資訊類似。
這個命令Linux系統不自帶，需要安裝，安裝命令 ： yum install -y sysstat
mpstat 1 10 ： 1s重新整理一次資料，實時監控工具，主要報告與cpu相關統計資訊，這個CPU是所有CPU的平均整合情況；總共列印10次。
3、pidstat：監控全部或指定程序的某個程序檢視cpu、記憶體、執行緒、裝置io等資源佔用情況和上下文切換資訊。重點在於上下文切換
1 同樣不是系統自帶的命令，需要額外安裝： yum install sysstat -y
2 監控全部或指定程序的cpu、記憶體、執行緒、裝置io等資源佔用情況和上下文切換資訊，用來實時檢視程序的CPU、記憶體、I/O以及上下文切換等指標資訊
3 一般會加一些引數來使用pidstat命令：pidstat -u -w -p pid ，過濾指定的程序的資訊顯示。
-u: CPU的資訊，-w【switch】，-p 【指定程序id】
這個命令裡我們會重點看上下文切換資訊，上下文切換包括資源上下文切換和非資源切換：
- cswch/s ：自願上下文切換 :，資源不夠資源切換
- nvcswch/s：非自願上下文切換 ，時鐘週期+中斷等被迫切換
4 如果這個上下文切換高，那麼CPU的sy一般會比較高， 就需要去定位原因了
4、vmstat ：虛擬記憶體統計的縮寫，很強大的命令，基本涵蓋了所有監控的資訊，可對虛擬記憶體、程序、cpu活動進行監控。
vmstat 1 5 : 間隔1秒鐘重新整理一次，總共收集5次 就結束，顯示結果如下：
procs: r 顯示多少程序在等待，b 顯示多少程序在不可中斷的休眠
memory: swpd 顯示多少塊被換出磁碟，free顯示剩下的空閒塊，buff正在被用作緩衝區的塊，cache正在被用作作業系統的快取
swap: 現在交換活動， si 每秒有多少塊正在被換入記憶體 so正在被換出到磁碟
io: 顯示了多少塊從塊裝置讀取（bi）和寫出（bo）,通常反映了硬碟I/O的繁忙程度
system: 顯示每秒中斷(in)和上下文切換（cs）的數量
cpu:顯示所有的cpu時間花費在各類操作的百分比，包括執行使用者程式碼（非核心），執行系統程式碼（核心），空閒以及等待IO
5、iostat 顯示裝置，分割槽和網路檔案系統的CPU統計資訊和輸入/輸出統計資訊
重點的引數：
-c 顯示CPU使用率報告
-d 顯示裝置【磁碟】使用率報告
-k 以每秒千位元組顯示統計報告
-m 以每秒兆位元組顯示統計報告
-x 顯示擴充套件統計資訊
結果顯示：
Device: 磁碟資訊
rrqm/s ：讀磁碟佇列數量
wrqm/s 寫磁碟佇列數量
r/s w/s 每秒的讀\寫的請求次數
rMB/s wMB/s 每秒讀\寫磁碟的大小
avgrq-sz 平均請求磁碟扇區數
avgqu-sz 等待佇列的大小
await r_await w_await 等待
svctm 請求用的時間
%util 至少有一個活躍的 讀寫操作的時間佔比
6、dstat 是一個用來替換vmstat、iostat等命令的工具，功能比較全，有彩色的介面
安裝： yum install dstat -y
引數：
-c： cpu監控
-m: 記憶體
-d：disk 磁碟
-n：net 網路
-l： load 系統負載
-y：system ，系統
-r: io
-t: 加上時間顯示
