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一、什么是 CPU 使用率二、查看 CPU 利用率1、使用 top 查看2、用 pidstat 查看3、用 ps 查看4、用 htop 查看5、用 nmon 查看6、用 atop 查看7、用 glances 查看8、用 vmstat 查看9、用 sar 查看10、dstat11、iostat

三、总结

CPU 使用率是最直观和最常用的系统性能指标，更是我们在排查性能问题时，通常会关注的第一个指标。

一、什么是 CPU 使用率

Linux 作为一个多任务操作系统，将每个 CPU 的时间划分为很短的时间片，再通过调度器轮流分配给各个任务使用，因此造成多任务同时运行的错觉。

为了维护 CPU 时间， Linux 通过事先定义的节拍率(内核中表示为 HZ)，触发时间中断，并使用全局变量 Jiffies 记录了开机以来的节拍数。每发生一次时间中断，Jiffies 的值就加 1。节拍率 HZ 是内核的可配选项，可以设置为 100、250、1000 等。不同的系统可能设置不同数值。

Linux 通过 <code>/proc 虚拟文件系统，向用户空间提供了系统内部状态的信息，而 /proc/stat 提供的就是系统的 CPU 和任务统计信息。比方说，如果你只关注 CPU 的话，可以执行下面的命令：

第一列表示的是 CPU 编号，如 cpu0、cpu1 ，而第一行没有编号的 cpu ，表示的是所有 CPU 的累加结果。其他列则表示不同场景下 CPU 的累加节拍数，它的单位是 <code>USER_HZ，也就是 10 ms（1/100 秒），所以这其实就是不同场景下的 CPU 时间。下面，依次为各列的含义：

user（通常缩写为 us），代表用户态 CPU 时间。注意，它不包括下面的 nice时间，但包括了 guest 时间。nice（通常缩写为 ni），代表低优先级用户态 CPU 时间，也就是进程的 nice 值被调整为 1-19 之间时的 CPU 时间。这里注意，nice 可取值范围是 -20 到 19，数值越大，优先级反而越低。system（通常缩写为 sys），代表内核态 CPU 时间。idle（通常缩写为 id），代表空闲时间。注意，它不包括等待 I/O 的时间（iowait）。iowait（通常缩写为 wa），代表等待 I/O 的 CPU 时间。irq（通常缩写为 hi），代表处理硬中断的 CPU 时间。softirq（通常缩写为 si），代表处理软中断的 CPU 时间。steal（通常缩写为 st），代表当系统运行在虚拟机中的时候，被其他虚拟机占用的 CPU 时间。guest（通常缩写为 guest），代表通过虚拟化运行其他操作系统的时间，也就是运行虚拟机的 CPU 时间。guest_nice（通常缩写为 gnice），代表以低优先级运行虚拟机的时间。

而我们通常所说的 CPU 使用率，就是除了空闲时间外的其他时间占总 CPU 时间的百分比，用公式来表示就是：

C

P

U

使用率

=

1

−

空闲时间

总

C

P

U

时间

CPU 使用率 = 1 - \frac{空闲时间}{总 CPU时间}

CPU使用率=1−总CPU时间空闲时间​

但直接用 /proc/stat 的数据这是开机以来的节拍数累加值，所以直接算出来的，是开机以来的平均 CPU 使用率，一般没有什么参考价值。

事实上，为了计算 CPU 使用率，性能工具一般都会取间隔一段时间（比如 1 秒）的两次值，作差后，再计算出这段时间内的平均 CPU 使用率，即：

平均

C

P

U

使用率

=

1

−

空闲时

间

n

e

w

−

空闲时

间

o

l

d

总

C

P

U

时

间

n

e

w

−

总

C

P

U

时

间

o

l

d

平均 CPU 使用率 = 1 - \frac{空闲时间_{new} - 空闲时间_{old}}{总 CPU时间_{new} - 总 CPU时间_{old}}

平均CPU使用率=1−总CPU时间new​−总CPU时间old​空闲时间new​−空闲时间old​​

跟系统的指标类似，Linux 也给每个进程提供了运行情况的统计信息，也就是 /proc/[pid]/stat。不过，这个文件包含的数据就比较丰富了，总共有 52 列的数据，这里不再赘述。

二、查看 CPU 利用率

1、使用 top 查看

top 是一个命令行工具安装在任何 Linux 系统上，它主要提供由 Linux 内核管理的所有当前运行任务的动态实时统计汇总。它监视 Linux 系统上进程、CPU 和内存的完整利用率。

$ top

结果如下：

us: 花费在用户空间上的 CPU 时间百分比 (running user-spawned processes)。sy: 花费在内核空间的 CPU 时间百分比（running system processes）。ni: 运行用户定义优先级的进程所花费的 CPU 时间百分比（aspecified nice value）。id: CPU 空闲时间的百分比。wa: 用于等待硬件 I/O 的 CPU 时间百分比。例如：等待硬盘读完数据。hi: 用于处理硬件中断的 CPU 时间百分比。例如：网卡(或任何硬件)中断 CPU 以通知它有新数据到达。si: 用于处理软件中断的 CPU 时间百分比。例如：高优先级业务导致 CPU 中断。st: 从虚拟机窃取的 CPU 时间百分比。例如：为了处理物理机的工作负载，需要从虚拟机“窃取”资源的 CPU

可以非常清楚地看到 CPU 使用率。不过，要注意的是，CPU 默认显示的是所有 CPU 的平均值。这时候，按下数字 1 就可以看到每个 CPU 的使用率了：

继续往下看，空白行之后是进程的实时信息，每个进程都有一个 %CPU 列，表示进程的 CPU 使用率。它是用户态和内核态 CPU 使用率的总和，包括进程用户空间使用的 CPU、通过系统调用执行的内核空间 CPU 、以及在就绪队列等待运行的 CPU。在虚拟化环境中，它还包括了运行虚拟机占用的CPU。

可以发现，<code>top 并没有细分进程的用户态 CPU 和内核态 CPU。

2、用 pidstat 查看

pidstat 是一个专门分析每个进程 CPU 使用情况的工具。比如，下面的 pidstat 命令，就间隔 1 秒展示了进程的 5 组 CPU 使用率，包含：

用户态CPU使用率(%usr);内核态CPU 使用率(%system)运行虚拟机CPU使用率(%guest)等待 CPU使用率(%wait);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。

3、用 ps 查看

<code>ps 命令可用于确定哪个进程占用了 CPU。

$ ps -eo pid,%cpu,cmd --sort=-%cpu

如果要仅查看正在运行的进程，可以使用以下命令：

<code>$ ps -eo pid,%cpu,cmd --sort=-%cpu | grep -v PID

这个命令将过滤掉标题行。

如果要仅显示前几个进程，可以将输出通过head命令进行截取。例如，要显示前 5 个进程，可以使用以下命令：

<code>$ ps -eo pid,%cpu,cmd --sort=-%cpu | grep -v PID | head -n 5

4、用 htop 查看

<code>htop 是一个交互式的进程查看器和系统监控工具，它提供了比传统的 top 命令更多的功能和更友好的界面。它提供了 CPU 和系统资源利用率的详细摘要。可以垂直滚动或水平滚动以显示更多详细信息。它还在命令列下提供进程路径。

$ htop

在 CPU 状态区域主要显示 CPU 使用情况，<code>htop 还为将不同颜色来区分是使用情况：

蓝色的表示 low-prority(低优先级)使用绿色的表示 normal(标准)使用情况红色的表示 kernel(内核)使用情况青色的表示 virtuality(虚拟性)使用情况

5、用 nmon 查看

nmon 是 Linux 系统的一个性能监控工具。它用于实时监测系统的 CPU、内存、磁盘、网络等资源的使用情况，帮助管理员分析系统性能并做出优化调整。

nmon 工具以文字界面的形式展示监控结果，提供了丰富的信息和统计数据，可以实时查看系统的运行状况。它的输出格式清晰简洁，容易理解和分析。

使用 nmon 命令：

$ nmon

然后按 t 查看利用更多资源的进程：

按下 c 键可以来查看 CPU 的使用率：

6、用 atop 查看

<code>atop 是在 Linux 系统的一个高级性能监控工具。与 nmon 类似，atop 也用于实时监测系统的各种资源的使用情况，但它提供了更为详细和全面的性能数据，让管理员更深入地了解系统运行情况。

$ atop

也可以使用以下命令把 CPU 使用率记录到文件中，下次直接读取文件查看 CPU 利用率。写入文件使用“<code>-w 文件名”，读出文件使用“-r 文件名”：

$ root@projectsauron:~# atop -w test

^C

$ root@projectsauron:~# atop -r test

7、用 glances 查看

<code>glances 是一种跨平台的实时系统监控工具，该工具是用python编写的，并使用库程序详细提供了对 CPU、内存、磁盘、网络和进程等系统资源的监测信息。glances 以直观和交互的方式呈现系统监控数据，并提供了丰富的选项和功能，方便用户进行系统性能的实时监控和分析。

8、用 vmstat 查看

<code>vmstat（virtual memory statistics）是一个在 Linux 系统上用于监视虚拟内存、进程、CPU 和 IO 性能的命令行工具。

$ vmstat

各个字段你含义如下：

进程 procs

r：在运行队列中等待的进程数 。b：在等待io的进程数 。 内存 memoy：

swpd：现时可用的交换内存（单位KB）。free：空闲的内存（单位KB）。buff: 缓冲去中的内存数（单位：KB）。cache：被用来做为高速缓存的内存数（单位：KB）。 swap 交换页面

si: 从磁盘交换到内存的交换页数量，单位：KB/秒。so: 从内存交换到磁盘的交换页数量，单位：KB/秒。 io 块设备:

bi: 发送到块设备的块数，单位：块/秒。bo: 从块设备接收到的块数，单位：块/秒。 system 系统：

in: 每秒的中断数，包括时钟中断。cs: 每秒的环境（上下文）转换次数。 cpu 中央处理器：

cs：用户进程使用的时间 。以百分比表示。sy：系统进程使用的时间。 以百分比表示。id：中央处理器的空闲时间 。以百分比表示。

如果想使用 <code>vmstat 命令以 2 秒的间隔监视系统资源，间隔 5 次。在这种情况下，可以使用以下命令：

$ vmstat 2 5

9、用 sar 查看

<code>sar（System Activity Reporter）是一个在 Linux 系统上用于收集、报告和存档系统活动数据的命令行工具。

使用 sar 命令，可以按特定时间间隔监视 CPU 使用率：

$ sar 3

也可以通过如下来显示每隔 3 秒 10 条后的运行数据。

<code>$ sar 3 10

10、dstat

<code>dstat 是一个在 Linux 系统上使用的用于监控系统资源使用情况的命令。它可以提供关于 CPU、内存、磁盘、网络等方面的实时数据，并以可读性高的格式输出。该工具结合了 vmstat，iostat，ifstat，netstat 以及更多的信息。并且支持输出 CSV 格式报表，并能导入到 Gnumeric 和 Excel 以生成图形

$ dstat

每秒 CPU 使用率情况获取：

<code>$ dstat -c

最占 CPU 的进程获取：

<code>$ dstat --top-cpu

11、iostat

这个命令主要用来查看 IO 使用情况，也可以来查看 CPU，不如上述命令常用。

三、总结

Linux 系统上有各种可用的工具和命令来监视 CPU 使用率和系统资源利用率，那么多命令工具可根据实际情况，直观可视化的 <code>nmon 和 galances 比较方便查看结果。