性能测试分析之CPU篇

性能测试分析之CPU篇
目录
Linux系统结构简介 用户态CPU消耗分析
内核态CPU消耗分析
硬中断&软中断 Load average剖析
Linux系统结构
Linux系统结构
几种CPU消耗
Us% Sy% Ni% Id% Wa% Hi% Si% St%
user cpu time (or) % CPU time spent in user space system cpu time (or) % CPU time spent in kernel space user nice cpu time (or) % CPU time spent on low priority processes idle cpu time (or) % CPU time spent idle io wait cpu time (or) % CPU time spent in wait (on disk) hardware irq (or) % CPU time spent servicing/handling hardware interrupts software irq (or) % CPU time spent servicing/handling software interrupts steal time - - % CPU time in involuntary wait by virtual cpu while hypervisor is servicing another processor (or) % CPU time stolen from a virtual machine
内核态CPU
上下文切换（只会发生在内核态） 1. 当前执行任务时间片用完，cpu正常调度下一个任务。 2. I/O阻塞 3. 抢占锁资源，用户代码挂起（sleep）,等待条件变量 4. 硬中断&软中断 例4：程序问题造成大量的上下文切换 执行：TestCsw程序 开启100个线程，每个线程usleep（1*1000）
进程状态
Load average剖析
例5：TASK_UNINTERRUPTIBLE状态进程过多导致load飙高 执行：LoadTest程序 调用vfork（），父进程进入D状态
例6：TASK_INTERRUPTIBLE状态线程不会增加Load 执行：LoadTest程序 每个线程执行sleep进入S状态
CPU调度
用户态CPU
例1：程序cpu usr%瓶颈问题定位。
模拟程序TestMap
主线程：死循环阻塞 线程1： sleep 线程2 : 循环map find操作
执行命令：top –H –p 7152
用户态CPU
执行命令：pstack 7152
分析过程： 1. 通过top –H –p XX 发现线程7153占用cpu特别高
2. 通过pstack 发现线程7153在做map查询操作，大量的红黑树查
找操作。
用户态CPU
例2：程序cpu usr%瓶颈问题定位。（如果线程cpu消耗比较均衡） 执行：perf top -p 7152 -e cycles:u
参考案例：VTDU因CPU消耗过高回滚
内核态CPU
例3：定位sy%消耗过高问题 执行：perf top -p xxxx -e cycles:k
硬中断&软中断
网卡中断为例： 频繁的数据包收发会耗尽cpu时间
Байду номын сангаас
多核cpu，如何做中断负载均衡？ 多队列网卡： 只需配置每个队列的cpu亲和性，smp_affinity。 单队列网卡： 先通过RPS模拟出多队列再最cpu亲和性。 RPS：根据数据包源地址、目的地址和源端口做hash，来选择不 同cpu。 RFS： RPS负载均衡的优化。
Load average剖析
load average System load averages is the average number of processes that are either in a runable or uninterruptable state. A process in a runnable state is either using the CPU or waiting to use the CPU. A process in uninterruptable state is waiting for some I/O access, eg waiting for disk. The averages are taken over the three time intervals. Load averages are not normalized for the number of CPUs in a system, so a load average of 1 means a single CPU system is loaded all the time while on a 4 CPU system it means it was idle 75% of the time.