沈阳陆军总院专家:linux 中cpu idel 是怎么被统计出来的？

1.CPU

CPU是linux主机的核心硬件，根据CPU型号在编译时优化以获得最佳性能。在/etc/profile文件中，含有系统环境和启动程序的配置信息，采用-O9 来编译程序时，运行速度也是最快的。编译时使用－fomit-frame-poinetr选项，程序运行时访问变量会使用堆栈。使用-mcpu=cpu-type和 -march= cpu-type时，gcc会对针对CPU型号进行优化。

如果CPU是Pentium Pro、PentiumⅡ、PentiumⅢ、AMD K6-2、K6-3、Althon，那么在“/etc/profile”加入：

CFLAGS='-O9 -funroll-loops -ffast-math -malign-double -mcpu=pentiumpro
-march=pentiumpro -fomit-
frame-pointer -fno-exceptions'

如果CPU是Pentium 、Pentium MMX、AMD K5 、IDT、Cyrix，那么在“/etc/profile”加入：

export CFLAGS=-O3 -march=pentium -mcpu=pentium -
ffast-math -funroll-loops -fomit-frame-pointer -
fforce-mem -fforce-addr -malign-double -fno-exceptions

Linux在具有高稳定性、可靠性的同时，具有很好的可伸缩性和扩展性，能够针对不同的应用和硬件环境调整，优化出满足当前应用需要的最佳性能。因此企业在维护Linux系统、进行系统调优时，了解系统性能分析工具是至关重要的。
在Linux下有很多系统性能分析工具，比较常见的有top、free、ps、time、timex、uptime等。下文将介绍几个较为重要的性能分析工具vmstat、iostat和sar及其使用。

用vmstat监视内存使用情况

vmstat是Virtual Meomory Statistics（虚拟内存统计）的缩写，可对操作系统的虚拟内存、进程、CPU活动进行监视。它是对系统的整体情况进行统计，不足之处是无法对某个进程进行深入分析。

vmstat的语法如下：

vmstat [-V] [-n] [delay [count]]

其中，－V表示打印出版本信息；－n表示在周期性循环输出时，输出的头部信息仅显示一次；delay是两次输出之间的延迟时间；count是指按照这个时间间隔统计的次数。对于vmstat输出各字段的含义，可运行man vmstat查看。

用iostat监视I/O子系统情况

iostat是I/O statistics（输入/输出统计）的缩写，iostat工具将对系统的磁盘操作活动进行监视。它的特点是汇报磁盘活动统计情况，同时也会汇报出CPU使用情况。同vmstat一样，iostat也有一个弱点，就是它不能对某个进程进行深入分析，仅对系统的整体情况进行分析。

iostat的语法如下：

iostat [ -c | -d ] [ -k ] [ -t ] [ -V ] [ -x [ device ] ] [ interval [ count ] ]

其中，-c为汇报CPU的使用情况；-d为汇报磁盘的使用情况；-k表示每秒按kilobytes字节显示数据；-t为打印汇报的时间；-v表示打印出版本信息和用法；-x device指定要统计的设备名称，默认为所有的设备；interval指每次统计间隔的时间；count指按照这个时间间隔统计的次数。

iostat一般的输出格式如下：

Linux 2.4.18-18smp (builder.linux.com) 2003年03月07日

avg-cpu: %user %nice %sys %idle
4.81 0.01 1.03 94.15

Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn
dev3-0 30.31 1117.68 846.52 16104536 12197374
dev3-1 7.06 229.61 40.40 3308486 582080

对于输出中各字段的含义，iostat的帮助中有详细的说明。

使用sar进行综合分析

表1 sar参数说明

选项 功能

-A 汇总所有的报告

-a 报告文件读写使用情况

-B 报告附加的缓存的使用情况

-b 报告缓存的使用情况

-c 报告系统调用的使用情况

-d 报告磁盘的使用情况

-g 报告串口的使用情况

-h 报告关于buffer使用的统计数据

-m 报告IPC消息队列和信号量的使用情况

-n 报告命名cache的使用情况

-p 报告调页活动的使用情况

-q 报告运行队列和交换队列的平均长度

-R 报告进程的活动情况

-r 报告没有使用的内存页面和硬盘块

-u 报告CPU的利用率

-v 报告进程、i节点、文件和锁表状态

-w 报告系统交换活动状况

-y 报告TTY设备活动状况

sar是System Activity Reporter（系统活动情况报告）的缩写。顾名思义，sar工具将对系统当前的状态进行取样，然后通过计算数据和比例来表达系统的当前运行状态。它的特点是可以连续对系统取样，获得大量的取样数据；取样数据和分析的结果都可以存入文件，所需的负载很小。sar是目前Linux上最为全面的系统性能分析工具之一，可以从14个大方面对系统的活动进行报告，包括文件的读写情况、系统调用的使用情况、串口、CPU效率、内存使用状况、进程活动及IPC有关的活动等，使用也是较为复杂。

sar的语法如下：

sar [-option] [-o file] t [n]

它的含义是每隔t秒取样一次，共取样n次。其中-o file表示取样结果将以二进制形式存入文件file中。

另一种语法如下：

sar [-option] [-s time] [-e time] [-i sec] [-f file]

含义是表示从file文件中取出数据，如果没有指定-f file，则从标准数据文件/var/adm/sa/sadd取数据，其中dd表示当前天。另外，-s time表示起始时间；-e time表示停止时间；-i sec表示取样的时间间隔，如果不指定则表示取文件中所有的数据。对于具体的选项参见表1。

一般它与-q和-u联合使用，以便对每个CPU的使用情况进行分析，比如运行如下命令：

sar -q -u 5 1

将输出如下：

Linux 2.4.18-18smp (builder.linux.com) 2003年03月07日

09时46分16? CPU %user %nice %system %idle
09时46分21? all 0.20 0.00 0.00 99.80

09时46分16? runq-sz plist-sz ldavg-1 ldavg-5
09时46分21? 0 91 0.00 0.00

Average: CPU %user %nice %system %idle
Average: all 0.20 0.00 0.00 99.80

Average: runq-sz plist-sz ldavg-1 ldavg-5
Average: 0 91 0.00 0.00

由于sar命令太复杂，只有通过熟练使用才能了解每个选项的含义，对于sar输出中每个字段的含义运行man sar命令可以得到详细的解释。

其实这个很简单，cpu的频率就是单位时间内可以运算的次数，而在多任务的情况下，cpu将指令的处理分步在多个任务中循环进行，那么在单位时间内，分步在某个任务上的处理次数/单位时间内的总处理能力＝这个任务对cpu的资源占用。这是个比值。因此你的iostat，或者vmsstat，或者top命令，看到的cpu的idle和占用都是百分比！