1 压测工具
sysbench，模拟系统多线程调度的瓶颈
yum -y install sysbench
# 以10个线程运行5分钟的基准测试，模拟多线程切换的问题
$ sysbench --threads=10 --max-time=300 threads run
2 指标
这个数值取决于系统本身的CPU性能，如果系统的上下文切换次数比较稳定，那么从数百到上万以内，都应该是正常的。但当上下文切换次数超过一万次或者切换次数出现数量级的增长时，很有可能已经出现了性能问题。
3 工具
yum -y install sysstat
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
pidstat ——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pidstat，加上-w，可以查看每个进程上下文切换的情况
/proc/inteerupts——/proc实际上是linux的虚拟文件系统用于内核空间和用户空间的通信，/proc/inteerupts是这种通信机制的一部分，提供了一个只读的中断使用情况。
4 命令
vmstat
# 每隔1秒输出1组数据（需要Ctrl+C才结束）
$ vmstat 1
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st
6 0 0 6487428 118240 1292772 0 0 0 0 9019 1398830 16 84 0 0 0
8 0 0 6487428 118240 1292772 0 0 0 0 10191 1392312 16 84 0 0 0
cs（context switch）是每秒上下文切换的次数
in (interrupt)每秒中断的次数
r (Running or Runnnable)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
分析：
查看cs大小（实验时cs骤升到百万）
同时注意r列（实验时为8），机器cpu为1，远远超过1，必然会有大量的CPU竞争
us和sy列，计算cpu使用率总和（实验加起来快100%，其中sy高达84%，说明cpu主要被内核占用）
in列，查看大小（实验中骤升到一万，说明中断处理也是潜在的问题）
综合可知，系统的就需队列过长，也就是正在运行和等待CPU的进程数过多，导致了大量的上下文切换，而上下文切换导致了cpu占用率高
pidstat查看进程上下文切换情况
# 每隔1秒输出1组数据（需要 Ctrl+C 才结束）
# -w参数表示输出进程切换指标，而-u参数则表示输出CPU使用指标
$ pidstat -w -u 1
08:06:33 UID PID %usr %system %guest %wait %CPU CPU Command
08:06:34 0 10488 30.00 100.00 0.00 0.00 100.00 0 sysbench
08:06:34 0 26326 0.00 1.00 0.00 0.00 1.00 0 kworker/u4:2
08:06:33 UID PID cswch/s nvcswch/s Command
08:06:34 0 8 11.00 0.00 rcu_sched
08:06:34 0 16 1.00 0.00 ksoftirqd/1
08:06:34 0 471 1.00 0.00 hv_balloon
08:06:34 0 1230 1.00 0.00 iscsid
08:06:34 0 4089 1.00 0.00 kworker/1:5
08:06:34 0 4333 1.00 0.00 kworker/0:3
08:06:34 0 10499 1.00 224.00 pidstat
08:06:34 0 26326 236.00 0.00 kworker/u4:2
08:06:34 1000 26784 223.00 0.00 sshd
cswch 表示每秒自愿上下文切换的次数，是指进程无法获取所需资源，导致的上下文切换，比如说，I/O，内存等系统资源不足时，就会发生自愿上下文切换。
nvcswch 表示每秒非自愿上下文切换的次数，则是指进程由于时间片已到等原因，被系统强制调度，进而发生的上下文切换。
分析：
pidstat查看果然是sysbench导致了cpu达到100%，但上下文切换来自其他进程，包括非自愿上下文切换最高的pidstat，以及自愿上下文切换最高的kworker和sshd
但pidtstat输出的上下文切换次数加起来才几百和vmstat的百万明显小很多，现在vmstat输出的是线程，而pidstat加上-t后才输出线程指标
# 每隔1秒输出一组数据（需要 Ctrl+C 才结束）
# -wt 参数表示输出线程的上下文切换指标
$ pidstat -wt 1
08:14:05 UID TGID TID cswch/s nvcswch/s Command
...
08:14:05 0 10551 - 6.00 0.00 sysbench
08:14:05 0 - 10551 6.00 0.00 |__sysbench
08:14:05 0 - 10552 18911.00 103740.00 |__sysbench
08:14:05 0 - 10553 18915.00 100955.00 |__sysbench
08:14:05 0 - 10554 18827.00 103954.00 |__sysbench
...
pidstat子线程加一起就差不多百万了。
查看中断——可排查是哪些中断引起的（变化速度最快的）
# -d 参数表示高亮显示变化的区域
$ watch -d cat /proc/interrupts
CPU0 CPU1
...
RES: 2450431 5279697 Rescheduling interrupts
...
5 场景
- 根据调度策略，将CPU时间划片为对应的时间片，当时间片耗尽，当前进程必须挂起。
- 资源不足的，在获取到足够资源之前进程挂起。
- 进程sleep挂起进程。
- 高优先级进程导致当前进度挂起
- 硬件中断，导致当前进程挂起
6 小结
- CPU上下文切换，是保证Linux系统正常工作的核心功能之一，一般情况下不需要我们特别关注。
- 但过多的上下文切换，会把CPU时间消耗在寄存器，内核栈以及虚拟内存等数据的保存和恢复上，从而缩短进程真正运行的时间，导致系统的整体性能大幅下降。
- 自愿上下文切换变多了，说明进程都在等待资源，有可能发生了 I/O 等其他问题
- 非自愿上下文切换变多了，说明进程都在被强制调度，也就是都在争抢 CPU，说明 CPU 的确成了瓶颈
- 中断次数变多了，说明 CPU 被中断处理程序占用，还需要通过查看 /proc/interrupts 文件来分析具体的中断类型。小结
7 其它
cpu知识扩展
物理cpu——grep ‘physical id’ /proc/cpuinfo|sort|uniq|wc -l
cpu核心——grep ‘cpu cores’ /proc/cpuinfo|uniq|awk -F ‘:’ ‘{print $2}’
逻辑cpu——cat /proc/cpuinfo| grep “processor”|wc -l
逻辑cpu=物理cpu*cpu核心
