From b0367180dbcf25b0d248702cd36a4540d8168c8a Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: nick Date: Tue, 21 Jan 2020 11:26:58 +0800 Subject: [PATCH] :pencil2: update --- cpu-context.md | 30 +- cpu-used.md | 30 +- package-lock.json | 329 +----------------- stress-sysstat-mpstat-pidstat-watch-uptime.md | 6 +- zombie-process.md | 23 +- 5 files changed, 45 insertions(+), 373 deletions(-) diff --git a/cpu-context.md b/cpu-context.md index 395dd99..0b2ce40 100644 --- a/cpu-context.md +++ b/cpu-context.md @@ -1,6 +1,6 @@ ## 什么是 CPU 上下文 -Linux 是一个多任务操作系统，它支持远大于 CPU 数量的任务同时运行。当然，这些任务实际上并不是真的在同时运行，而是因为系统在很短的时间内，将 CPU 轮流分配给它们，造成多任务同时运行的错觉。而在每个任务运行前，CPU 都需要知道任务从哪里加载、又从哪里开始运行，也就是说，需要系统事先帮它设置好 CPU 寄存器和程序计数器(Program Counter，PC)。 +Linux 是一个多任务操作系统，它支持远大于 CPU 数量的任务同时运行。当然，这些任务实际上并不是真的在同时运行，而是因为系统在很短的时间内，将 CPU 轮流分配给它们，造成多任务同时运行的错觉。而在每个任务运行前，CPU 都需要知道任务从哪里加载、又从哪里开始运行，也就是说，需要系统事先帮它设置好 CPU 寄存器和程序计数器（Program Counter，PC）。 CPU 寄存器，是 CPU 内置的容量小、但速度极快的内存。而程序计数器，则是用来存储 CPU 正在执行的指令位置、或者即将执行的下一条指令位置。它们都是 CPU 在运行任何任务前，必须的依赖环境，因此也被叫做 CPU 上下文。 @@ -10,7 +10,7 @@ CPU 上下文切换，是保证 Linux 系统正常工作的核心功能之一， ## CPU 上下文切换分类 -CPU 上下文切换，就是先把前一个任务的 CPU 上下文(也就是 CPU 寄存器和程序计数器)保存起来，然后加载新任务的上下文到这些寄存器和程序计数器，最后再跳转到程序计数器所指的新位置， 运行新任务。 +CPU 上下文切换，就是先把前一个任务的 CPU 上下文（也就是 CPU 寄存器和程序计数器）保存起来，然后加载新任务的上下文到这些寄存器和程序计数器，最后再跳转到程序计数器所指的新位置，运行新任务。 根据任务的不同，CPU 的上下文切换就可以分为 __进程上下文切换__、 __线程上下文切换__ 以及 __中断上下文切换__ @@ -18,8 +18,8 @@ CPU 上下文切换，就是先把前一个任务的 CPU 上下文(也就是 CPU Linux 按照特权等级，把进程的运行空间分为内核空间和用户空间，CPU 特权等级的 Ring 0 和 Ring 3。 -内核空间(Ring 0)具有最高权限，可以直接访问所有资源; -用户空间(Ring 3)只能访问受限资源，不能直接访问内存等硬件设备，必须通过系统 调用陷入到内核中，才能访问这些特权资源。 +内核空间（Ring 0)）具有最高权限，可以直接访问所有资源; +用户空间（Ring 3）只能访问受限资源，不能直接访问内存等硬件设备，必须通过系统 调用陷入到内核中，才能访问这些特权资源。 进程既可以在用户空间运行，又可以在内核空间中运行。进程在用户空间运行时，被称为进程的用户态，而陷入内核空间的时候，被称为进程的内核态。 @@ -29,18 +29,18 @@ Linux 按照特权等级，把进程的运行空间分为内核空间和用户 CPU 寄存器里原来用户态的指令位置，需要先保存起来。接着，为了执行内核态代码，CPU 寄存器需要更新为内核态指令的新位置。最后才是跳转到内核态运行内核任务。 -而系统调用结束后，CPU 寄存器需要 __恢复__原来保存的用户态，然后再切换到用户空间，继续运行进程。所以， __一次系统调用的过程，其实是发生了两次 CPU 上下文切换__。 +而系统调用结束后，CPU 寄存器需要__恢复__原来保存的用户态，然后再切换到用户空间，继续运行进程。所以， __一次系统调用的过程，其实是发生了两次 CPU 上下文切换__。 需要注意的是，系统调用过程中，并不会涉及到虚拟内存等进程用户态的资源，也 不会切换进程。这跟我们通常所说的进程上下文切换是不一样的： __进程上下文切换，是指从一个进程切换到另一个进程运行。而系统调用过程中一直是同一个进程在运行__ 。所以，__系统调用过程通常称为特权模式切换，而不是上下文切换__。但实际上，系统调用过程中，CPU 的上下文切换还是无法避免的。 #### 进程在什么时候才会被调度到 CPU 上运行 -最容易想到的一个时机，就是进程执行完终止了，它之前使用的 CPU 会释放出来，这个时候再从就绪队列里，拿一个新的进程过来运行。其实还有很多其他场景，也会触发进程调度 +最容易想到的一个时机，就是进程执行完终止了，它之前使用的 CPU 会释放出来，这个时候再从就绪队列里，拿一个新的进程过来运行。其实还有很多其他场景，也会触发进程调度。 其一，为了保证所有进程可以得到公平调度，CPU 时间被划分为一段段的时间片，这些时间片再被轮流分配给各个进程。这样，当某个进程的时间片耗尽了，就会被系统挂起，切换到其它正在等待 CPU 的进程运行。 -其二，进程在系统资源不足(比如内存不足)时，要等到资源满足后才可以运行，这个时 +其二，进程在系统资源不足（比如内存不足）时，要等到资源满足后才可以运行，这个时 候进程也会被挂起，并由系统调度其他进程运行。 其三，当进程通过睡眠函数 sleep 这样的方法将自己主动挂起时，自然也会重新调度。 @@ -59,7 +59,7 @@ __线程与进程最大的区别在于，线程是调度的基本单位，而进 所以，对于线程和进程，我们可以这么理解：__当进程只有一个线程时，可以认为进程就等于线程__。当进程拥有多个线程时，这些线程会共享相同的虚拟内存和全局变量等资源。这些资源在上下文切换时是不需要修改的。另外，线程也有自己的私有数据，比如栈和寄存器等，这些在上下文换时也是需要保存的。 -线程的上下文切换其实就可以分为两种情况: +线程的上下文切换其实就可以分为两种情况： 第一种， 前后两个线程属于不同进程。此时，因为资源不共享，所以切换过程就跟进程上下文切换是一样。 @@ -80,7 +80,7 @@ __线程与进程最大的区别在于，线程是调度的基本单位，而进 vmstat 是一个常用的系统性能分析工具，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。 -下面就是一个 vmstat 的使用示例: +下面就是一个 vmstat 的使用示例： ``` vmstat 5 #每隔 5 秒输出 1 组数据 @@ -94,19 +94,19 @@ procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu----- 结果含义说明 -- cs(context switch)是每秒上下文切换的次数。 +- cs（context switch）是每秒上下文切换的次数。 -- in(interrupt)则是每秒中断的次数。 +- in（interrupt）则是每秒中断的次数。 -- r(Running or Runnable)是就绪队列的长度，也就是正在运行和等待 CPU 的进程数。 +- r（Running or Runnable）是就绪队列的长度，也就是正在运行和等待 CPU 的进程数。 -- b(Blocked)则是处于不可中断睡眠状态的进程数。 +- b（Blocked）则是处于不可中断睡眠状态的进程数。 可以看到，这个例子中的上下文切换次数 cs 是 8 次，而系统中断次数 in 则是 2 次，而 就绪队列长度 r 和不可中断状态进程数 b 都是 0。 vmstat 只给出了系统总体的上下文切换情况，要想查看每个进程的详细情况，就需要使用我们前面提到过的 pidstat 了。给它加上 -w 选项，你就可以查看每个进程上下文切换的情况了。 -示例: +示例： ``` pidstat -w 5 # 每隔 5 秒输出 1 组数据 @@ -123,7 +123,7 @@ Linux 4.4.0-142-generic (10-53-166-171) 07/07/2019 _x86_64_ (2 CPU) 04:05:58 PM 0 10 0.20 0.00 watchdog/0 ``` -这个结果中有两列内容是我们的重点关注对象。一个是 cswch ，表示每秒自愿上下文切换 (voluntary context switches)的次数，另一个则是 nvcswch ，表示每秒非自愿上下文切换(non voluntary context switches)的次数。 +这个结果中有两列内容是我们的重点关注对象。一个是 cswch ，表示每秒自愿上下文切换 （voluntary context switches）的次数，另一个则是 nvcswch ，表示每秒非自愿上下文切换（non voluntary context switches）的次数。 这两个概念一定要牢牢记住，因为它们意味着不同的性能问题: diff --git a/cpu-used.md b/cpu-used.md index b70d9d2..de04f6a 100644 --- a/cpu-used.md +++ b/cpu-used.md @@ -4,9 +4,9 @@ CPU 使用率是单位时间内 CPU 使用情况的统计，以百分比的方 ## 怎么查看 CPU 使用率 -top 和 ps 是最常用的性能分析工具:top 显示了系统总体的 CPU 和内存使用情况，以及各个进程的资源使用情况。ps 则只显示了每个进程的资源使用情况。 +top 和 ps 是最常用的性能分析工具：top 显示了系统总体的 CPU 和内存使用情况，以及各个进程的资源使用情况。ps 则只显示了每个进程的资源使用情况。 -top 默认每 3 秒刷新一次，输出格式为: +top 默认每 3 秒刷新一次，输出格式为： ``` top - 21:12:50 up 21 days, 23:13, 2 users, load average: 0.05, 0.04, 0.01 @@ -36,17 +36,17 @@ KiB Swap: 0 total, 0 free, 0 used. 3576656 avail Mem top 并没有细分进程的用户态 CPU 和内核态 CPU，需要查看每个进程的详细情况，可以用 pidstat ，它正是一个专门分析每个进程 CPU 使用情况的工具。 -下面的 pidstat 命令，就间隔 1 秒展示了进程的 5 组 CPU 使用率，包括: +下面的 pidstat 命令，就间隔 1 秒展示了进程的 5 组 CPU 使用率，包括： -- 用户态 CPU 使用率 (%usr) +- 用户态 CPU 使用率（%usr） -- 内核态 CPU 使用率(%system) +- 内核态 CPU 使用率（%system） -- 运行虚拟机 CPU 使用率(%guest) +- 运行虚拟机 CPU 使用率（%guest） -- 等待 CPU 使用率(%wait) +- 等待 CPU 使用率（%wait） -- 以及总的 CPU 使用率(%CPU) +- 以及总的 CPU 使用率（%CPU） 最后的 Average 部分，还计算了 5 组数据的平均值。 @@ -78,13 +78,13 @@ Average: 113 4606 0.20 0.20 0.00 0.40 - beam.smp ## CPU 使用率过高怎么办 -通过 top、ps、pidstat 等工具，你能够轻松找到 CPU 使用率较高(比如 100% )的进程，如果需要排查占用 CPU 的到底是代码里的哪个函数，推荐使用 perf。perf 是 Linux 2.6.31 以后内置的性能分析工具。它以性能事件采样为基础，不仅可以分析系统的各种事件和内核性能，还可以用来分析指定应用程序的性能问题。 +通过 top、ps、pidstat 等工具，你能够轻松找到 CPU 使用率较高（比如 100% ）的进程，如果需要排查占用 CPU 的到底是代码里的哪个函数，推荐使用 perf。perf 是 Linux 2.6.31 以后内置的性能分析工具。它以性能事件采样为基础，不仅可以分析系统的各种事件和内核性能，还可以用来分析指定应用程序的性能问题。 perf 分析 CPU 性能问题，两种最常见用法 __第一种__ -perf top，类似于 top，它能够实时显示占用 CPU 时钟最多的函数或 者指令，因此可以用来查找热点函数，使用界面如下所示: +perf top，类似于 top，它能够实时显示占用 CPU 时钟最多的函数或 者指令，因此可以用来查找热点函数，使用界面如下所示： ``` sudo perf top @@ -110,15 +110,15 @@ Overhead Shared Object Symbol 1.46% perf [.] 0x000000000008e326 ``` -输出结果中，第一行包含三个数据，分别是采样数(Samples)、事件类型(event)和事件总数量(Event count)。比如这个例子中，perf 总共采集了 674 个 CPU 时间事件，而总事件数则为 149937500 +输出结果中，第一行包含三个数据，分别是采样数（Samples）、事件类型（event）和事件总数量（Event count）。比如这个例子中，perf 总共采集了 674 个 CPU 时间事件，而总事件数则为 149937500 -另外，采样数需要我们特别注意。如果采样数过少(比如只有十几个)，那下面的排序和 百分比就没什么实际参考价值了。 +另外，采样数需要我们特别注意。如果采样数过少（比如只有十几个），那下面的排序和 百分比就没什么实际参考价值了。 -再往下看是一个表格式样的数据，每一行包含四列，分别是: +再往下看是一个表格式样的数据，每一行包含四列，分别是： - 第一列 Overhead ，是该符号的性能事件在所有采样中的比例，用百分比来表示。 -- 第二列 Shared ，是该函数或指令所在的动态共享对象(Dynamic Shared Object)，如内核、进程名、动态链接库名、内核模块名等。 +- 第二列 Shared ，是该函数或指令所在的动态共享对象（Dynamic Shared Object），如内核、进程名、动态链接库名、内核模块名等。 - 第三列 Object ，是动态共享对象的类型。比如 [.] 表示用户空间的可执行程序、或者动态链接库，而 [k] 则表示内核空间。 @@ -126,7 +126,7 @@ Overhead Shared Object Symbol __第二种__ -就是 perf record 和 perf report。 perf top 虽然实时展示了系统的性能信息，但它的缺点是并不保存数据，也就无法用于离线或者后续的分析。 而 perf record 则提供了保存数据的功能，保存后的数据，需要你用 perf report 解析展示。 +就是 perf record 和 perf report。perf top 虽然实时展示了系统的性能信息，但它的缺点是并不保存数据，也就无法用于离线或者后续的分析。而 perf record 则提供了保存数据的功能，保存后的数据，需要你用 perf report 解析展示。 ``` sudo perf record -a #按 Ctrl+C 终止采样 diff --git a/package-lock.json b/package-lock.json index 95d00fe..48e341a 100644 --- a/package-lock.json +++ b/package-lock.json @@ -1,330 +1,3 @@ { - "requires": true, - "lockfileVersion": 1, - "dependencies": { - "boolbase": { - "version": "1.0.0", - "resolved": "https://registry.npmjs.org/boolbase/-/boolbase-1.0.0.tgz", - "integrity": "sha1-aN/1++YMUes3cl6p4+0xDcwed24=" - }, - "cheerio": { - "version": "0.22.0", - "resolved": "https://registry.npmjs.org/cheerio/-/cheerio-0.22.0.tgz", - "integrity": "sha1-qbqoYKP5tZWmuBsahocxIe06Jp4=", - "requires": { - "css-select": "~1.2.0", - "dom-serializer": "~0.1.0", - "entities": "~1.1.1", - "htmlparser2": "^3.9.1", - "lodash.assignin": "^4.0.9", - "lodash.bind": "^4.1.4", - "lodash.defaults": "^4.0.1", - "lodash.filter": "^4.4.0", - "lodash.flatten": "^4.2.0", - "lodash.foreach": "^4.3.0", - "lodash.map": "^4.4.0", - "lodash.merge": "^4.4.0", - "lodash.pick": "^4.2.1", - "lodash.reduce": "^4.4.0", - "lodash.reject": "^4.4.0", - "lodash.some": "^4.4.0" - } - }, - "css-select": { - "version": "1.2.0", - "resolved": "https://registry.npmjs.org/css-select/-/css-select-1.2.0.tgz", - "integrity": "sha1-KzoRBTnFNV8c2NMUYj6HCxIeyFg=", - "requires": { - "boolbase": "~1.0.0", - "css-what": "2.1", - "domutils": "1.5.1", - "nth-check": "~1.0.1" - } - }, - "css-what": { - "version": "2.1.3", - "resolved": "https://registry.npm.taobao.org/css-what/download/css-what-2.1.3.tgz", - 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21:43:31 up 28 days, 23:44, 2 users, load average: 0.02, 0.02, 0.00 @@ -50,19 +49,19 @@ KiB Swap: 0 total, 0 free, 0 used. 3169024 avail Mem 3 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:33.16 ksoftirqd/0 ``` -- __R__ 是 Running 或 Runnable 的缩写，表示进程在 CPU 的就绪队列中，正在运行或者正 在等待运行。 +- __R__ 是 Running 或 Runnable 的缩写，表示进程在 CPU 的就绪队列中，正在运行或者正在等待运行。 -- __D__ 是 Disk Sleep 的缩写，也就是不可中断状态睡眠(Uninterruptible Sleep)，一般 表示进程正在跟硬件交互，并且交互过程不允许被其他进程或中断打断。 +- __D__ 是 Disk Sleep 的缩写，也就是不可中断状态睡眠（Uninterruptible Sleep），一般表示进程正在跟硬件交互，并且交互过程不允许被其他进程或中断打断。 -- __Z__ 是 Zombie 的缩写，如果你玩过“植物大战僵尸”这款游戏，应该知道它的意思。它 表示僵尸进程，也就是进程实际上已经结束了，但是父进程还没有回收它的资源(比如进程的描述符、PID 等)。 +- __Z__ 是 Zombie 的缩写，如果你玩过“植物大战僵尸”这款游戏，应该知道它的意思。它 表示僵尸进程，也就是进程实际上已经结束了，但是父进程还没有回收它的资源（比如进程的描述符、PID 等）。 - __S__ 是 Interruptible Sleep 的缩写，也就是可中断状态睡眠，表示进程因为等待某个事件 而被系统挂起。当进程等待的事件发生时，它会被唤醒并进入 R 状态。 -- __I__ 是 Idle 的缩写，也就是空闲状态，用在不可中断睡眠的内核线程上。前面说了，硬件 交互导致的不可中断进程用 D 表示，但对某些内核线程来说，它们有可能实际上并没有任何负载，用 Idle 正是为了区分这种情况。要注意，D 状态的进程会导致平均负载升 高， I 状态的进程却不会。 +- __I__ 是 Idle 的缩写，也就是空闲状态，用在不可中断睡眠的内核线程上。前面说了，硬件交互导致的不可中断进程用 D 表示，但对某些内核线程来说，它们有可能实际上并没有任何负载，用 Idle 正是为了区分这种情况。要注意，D 状态的进程会导致平均负载升高， I 状态的进程却不会。 -- __T__ 或者 t，也就是 Stopped 或 Traced 的缩写，表示进程处于暂停或者跟踪状态。向一个进程发送 SIGSTOP 信号，它就会因响应这个信号变成暂停状态(Stopped)；再向它发送 SIGCONT 信号，进程又会恢复运行(如果进程是终端里直接启动的，则需要你 用 fg 命令，恢复到前台运行)。而当你用调试器(如 gdb)调试一个进程时，在使用断点中断进程后，进程就会变成跟踪 状态，这其实也是一种特殊的暂停状态，只不过你可以用调试器来跟踪并按需要控制进程的运行。 +- __T__ 或者 t，也就是 Stopped 或 Traced 的缩写，表示进程处于暂停或者跟踪状态。向一个进程发送 SIGSTOP 信号，它就会因响应这个信号变成暂停状态（Stopped）；再向它发送 SIGCONT 信号，进程又会恢复运行(如果进程是终端里直接启动的，则需要你 用 fg 命令，恢复到前台运行)。而当你用调试器（如 gdb）调试一个进程时，在使用断点中断进程后，进程就会变成跟踪状态，这其实也是一种特殊的暂停状态，只不过你可以用调试器来跟踪并按需要控制进程的运行。 -- __X__ 是 Dead 的缩写，表示进程已经消亡，所以你不会在 top 或者 ps 命令 中看到它。 +- __X__ 是 Dead 的缩写，表示进程已经消亡，所以你不会在 top 或者 ps 命令中看到它。 #### ps 命令查看进程状态 @@ -79,4 +78,4 @@ root 12913 0.0 0.0 12944 928 pts/1 S+ 21:55 0:00 grep --color=au 进程组和会话。它们用来管理一组相互关联的进程,进程组表示一组相互关联的进程，比如每个子进程都是父进程所在组的成员；而会话是指共享同一个控制终端的一个或多个进程组。 -比如，我们通过 SSH 登录服务器，就会打开一个控制终端(TTY)，这个控制终端就对应 一个会话。而我们在终端中运行的命令以及它们的子进程，就构成了一个个的进程组，其中，在后台运行的命令，构成后台进程组;在前台运行的命令，构成前台进程组。 \ No newline at end of file +比如，我们通过 SSH 登录服务器，就会打开一个控制终端（TTY），这个控制终端就对应 一个会话。而我们在终端中运行的命令以及它们的子进程，就构成了一个个的进程组，其中，在后台运行的命令，构成后台进程组;在前台运行的命令，构成前台进程组。 \ No newline at end of file