如何查看系统的上下文切换

妖狐艹你老母 2022-02-13 08:17 288阅读 0赞

# 如何查看系统的上下文切换 #

### 文章目录 ###

*  如何查看系统的上下文切换
 *   *  vmstat
     *  pidstat
     *  /proc/interrupts
     *  上下文切换次数多少合理？
     *  感谢

## vmstat ##

vmstat：主要用来分析系统的内存使用情况，也常用来分析 CPU 上下文切换和中断次数。

# 1 表示 每 1 秒 输出一次数据
    ->:~$ 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
     0  0      0 5787772   2108 3448464    0    0   530  1766  699  975 14  9 73  5  0
     0  0      0 5787648   2108 3448464    0    0     0     0  167  136  0  0 100  0  0
     0  0      0 5787624   2108 3448464    0    0     0     0  196  167  0  0 100  0  0

*  r（Running or Runnable）：就绪队列的长度，即，正在运行和等待 CPU 的进程数；
 *  b（Blocked）：处于不可中断睡眠状态的进程数；
 *  cs（context switch）：每秒上下文切换次数；
 *  in（interrupt）：每秒中断次数。

更多详情请见：[https://blog.csdn.net/wzyzzu/article/details/50395502][https_blog.csdn.net_wzyzzu_article_details_50395502]

## 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，需要 pidstat。

# -w 表示显示每个进程的上下文切换；1 表示每秒输出一次数据
    ->:~$ pidstat -w 1
    Linux 3.10.0-862.el7.x86_64 (localhost.localdomain) 	04/27/2019 	_x86_64_	(4 CPU)
    
    05:07:34 PM   UID       PID   cswch/s nvcswch/s  Command
    05:07:35 PM     0         1      0.98      0.00  systemd
    05:07:35 PM     0         9     12.75      0.00  rcu_sched
    05:07:35 PM     0        14      0.98      0.00  ksoftirqd/1
    05:07:35 PM     0        19      0.98      0.00  ksoftirqd/2
    05:07:35 PM     0       395      0.98      0.00  kworker/u256:32
    05:07:35 PM     0       512     19.61      0.00  xfsaild/dm-0
    05:07:35 PM     0       604      0.98      0.00  kworker/2:2
    05:07:35 PM     0       777      9.80      0.00  vmtoolsd
    05:07:35 PM   998      1031      0.98      0.00  memcached
    05:07:35 PM     0     15021      0.98      0.00  pidstat

*  cswch/s：每秒自愿上下文切换次数；
 *  nvcswch/s：每秒非自愿上下文切换次数。

自愿切换与非自愿切换的差异：

*  **自愿上下文切换，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。
 *  **非自愿上下文切换，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**。比如说，大量进程都在争抢 CPU 时，就容易发生非自愿上下文切换（系统的就绪队列过长，也就是**正在运行和等待 CPU 的进程**数过多，导致大量上下文切换；而上下文切换又会导致系统 CPU 的占用率升高）。

pidstat 也可以输出线程的上下文切换指标：

# -wt 参数表示输出线程的上下文切换指标
    ->:~$ pidstat -wt 1
    Linux 3.10.0-862.el7.x86_64 (localhost.localdomain) 	04/27/2019 	_x86_64_	(4 CPU)
    
    05:20:49 PM   UID      TGID       TID   cswch/s nvcswch/s  Command
    05:20:50 PM     0         1         -      0.97      0.00  systemd
    05:20:50 PM     0         -         1      0.97      0.00  |__systemd
    05:20:50 PM     0         9         -     16.50      0.00  rcu_sched
    05:20:50 PM     0         -         9     16.50      0.00  |__rcu_sched
    05:20:50 PM     0        14         -      1.94      0.00  ksoftirqd/1
    05:20:50 PM     0         -        14      1.94      0.00  |__ksoftirqd/1
    05:20:50 PM     0       395         -      0.97      0.00  kworker/u256:32
    05:20:50 PM     0         -       395      0.97      0.00  |__kworker/u256:32
    05:20:50 PM     0       512         -     20.39      0.00  xfsaild/dm-0
    05:20:50 PM     0         -       512     20.39      0.00  |__xfsaild/dm-0
    ...

更多详情请见：[https://www.jianshu.com/p/3991c0dba094][https_www.jianshu.com_p_3991c0dba094]

## /proc/interrupts ##

通过读取文件 **/proc/interrupts** 获取各种类型的中断次数。

# -d 参数表示高亮显示变化的区域
    watch -d cat /proc/interrupts

由于这个文件的内容很多，很可能你的屏幕会显示不完整，这个时候用 `tail` 或者 `head` 来读取文件。

watch -d head -n 5 /proc/interrupts  # 表示读取前 5 行内容
    
    watch -d tail -n 5 /proc/interrupts  # 表示读取后 5 行内容

额外说一下其中的 **RES （重调度中断）。RES 中断类型表示，唤醒空闲状态的 CPU 来调度新任务，是多处理器系统（SMP）中，调度器用来分散任务到不同 CPU 的机制，也被称为处理器间中断**（Inter-Processor Interrupts，IPI）。当它对应的值变化很快时，说明存在过多的任务要调度，CPU 资源可能紧张。

## 上下文切换次数多少合理？ ##

**每秒上下文切换次数多少才算正常，其实取决于系统本身的 CPU 性能。** 如果系统的上下文切换次数比较稳定，那么从数百到一万以内，都应该算是正常。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，很可能已经出现了性能问题。实际场景有如下几个：

*  自愿上下文切换变多，说明进程都在等待资源，可能是发生了 I/O 等其他问题；
 *  非自愿上下文切换变多，说明进程都在被强制调度（都在争抢 CPU），说明 CPU 成了瓶颈；
 *  中断次数变多，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。

## 感谢 ##

*  参考极客时间，倪朋飞老师的《Linux性能优化实战》之 [04 | 基础篇：经常说的 CPU 上下文切换是什么意思？（下）][04 _ _ CPU]

[https_blog.csdn.net_wzyzzu_article_details_50395502]: https://blog.csdn.net/wzyzzu/article/details/50395502
[https_www.jianshu.com_p_3991c0dba094]: https://www.jianshu.com/p/3991c0dba094
[04 _ _ CPU]: https://time.geekbang.org/column/article/70077