一. 上節回顧
1. CPU上下文切換：CPU寄存器和程序計數器
2. CPU上下文可以分為幾個不同的場景：進程上下文切換，線程上下文切換，中斷上下文切換
3. 線程是調度的基本單位，進程是資源擁有的基本單位
二. 自願上下文切換和非自願上下文切換
vmstat：只給出了系統總體的上下文切換情況，要想查看每個進程的詳細情況，需要pidstat
pidstat -w 5 #每隔5s輸出1組數據（重點關注）
cswch/s：表示每秒自願上下文切換的次數
nvcswch/s：表示每秒非自願上下文切換的次數
1. 自願上下文切換
自願上下文切換是指進程無法獲取所需自願，導致的上下文切換，比如：I/O，內存等系統資源不足時，就會發生自願上下文切換
2. 非自願上下文切換
非自願上下文切換是指進程由於時間片已到等原因，被系統強制調度
3. 案例分析
sysbench是一個多線程的基准測試工具，一般來評估不同系統參數下的數據庫負載情況
(1) 安裝
a. yum安裝
yum install -y sysbench #不需要提前准備包
b. tar.gz包安裝
#解壓： tar -zxvf 文件名.tar.gz #進入到解壓之后的目錄 cd 文件名 ./configure #編譯安裝 make&&make install
(2) 案例操作和分析步驟
a. 在第一個終端里運行sysbench，模擬系統多線程調用的瓶頸
#以10個線程運行5分鍾的基准測試，模擬多線程切換的問題 sysbench --threads=10 --max-time=300 threads run
b. 在第二個終端運行vmstat，觀察上下文切換情況
vmstat 3
發現：cs列的上下文切換次數從24一下子到100多萬，同時觀察其他幾個指標
r列：就緒隊列的長度已經超過5個，超過了系統CPU的個數4，有大量CPU競爭
us(user)和sy(system)列：這兩列的CPU使用率加起來上升到80%以上，其中系統CPU使用率，也就是sy列高達71%，說明CPU主要是被內核占用了
in列：中斷次數上升到了4萬多，說明中斷處理也是一個潛在的問題
綜合這幾個指標，可以知道，系統的就緒隊列過長，也就是正在運行和等待CPU的進程數過多，導致了大量的上下文切換，而上下文切換又導致了系統CPU的占用率升高
那么到底是什么進程導致了這些問題？
c. 在第三個終端用pidstat來看一下，CPU和進程上下文切換情況
pidstat -w -u 1 # -w參數，表示輸出進程切換指標，-u參數，表示輸出CPU使用指標
從pidstat的輸出可以發現，CPU的升高果然是sysbench導致的，它的CPU使用率已經達到300%多，但是發現輸出的上下文切換次數很小，比vmstat看到的100多萬明顯小了太多了，這是怎么回事？
我們再來回想一下，前面提到的幾種上下文切換場景，其中一點提到，Linux調度的基本單位實際上是線程，而我們的場景sysbench模擬的也是線程調度問題，那么是不是pidstat忽略了線程的數據?
pidstat：默認是顯示進程的指標數據，加上 -t 參數，才會輸出線程的指標
pidstat -wt 1 # -wt 表示輸出線程的上下文切換指標
可以看到，雖然sysbench進程（也就是主線程）的上下文切換次數看起來並不多，但它的子線程的上下文切換卻很多，看來，上下文切換的根源，還是過多的sysbench線程
三. CPU使用率
CPU使用率：load average：0.00，0.56，1.60
在性能測試中常用什么指標來描述系統的CPU性能？
估計很多人，可能不是平均負載，也不是CPU上下文切換，而是另一個更直觀的指標：CPU使用率
CPU使用率：是單位時間內CPU使用情況的統計，以百分比的形式展示，那CPU使用率是怎么算出來的？
為了維護CPU時間，Linux通過事先定義的節拍率（表示為HZ），觸發時間中斷，並使用全局變量記錄了開機以來的節拍數，每發送一次時間中斷，全部變量的值加1
節拍率HZ是內核的可配置選項，可以設置100，250，1000等，不同的系統可能設置不同數值，可以通過下面命令查看：
grep 'CONFIG_HZ=' /boot/config-$(uname -r)
同時，正因為節拍率HZ是內核選項，所以用戶空間程序並不能直接訪問，為了方便用戶空間程序，內核還提供了一個用戶空間節拍率USER_HZ，它總是固定為100，也就是1/100秒，這樣用戶空間程序並不需要關心內核中HZ被設置了多少？因為它看到的總是固定值USER_HZ
Linux通過/proc虛擬文件系統，向用戶空間提供了系統內部狀態的信息，而/proc/stat提供的就是系統的CPU和任務統計信息，比如說，如果你只關心CPU的話，可以執行下面的命令：
cat /proc/stat | grep ^cp
這里輸出的一個表格，其中，第一列表示的是CPU編號，如CPU，CPU0，CPU1，而第一行沒有編號為2的CPU，表示的是所有CPU的累加，其他列則表示不同場景下CPU的累加節拍數，它的單位是USER_HZ，也就是10ms（1/100秒），這其實就是不同場景下的CPU時間
(1) 怎么查看CPU使用率
top
top：顯示了系統總體的CPU和內存使用情況，以及各個進程的資源使用情況，默認是3s刷新一次
可以發現，top並沒有細分進程的用戶態CPU和內核態CPU，那要怎么查看每個進程的詳細情況呢？是不是上一次用到的pidstat命令，它可以專門分析每個進程的CPU使用情況
pidstat 1 5 # 每隔1s輸出一組數據，共輸出5組
pidstat命令，CPU使用率如下：
%usr：用戶態CPU使用率
%system：內核態CPU使用率
%guest：運行虛擬機CPU使用率
%wait：等待CPU使用率
%cpu：總的CPU使用率
最后Average部分，還計算了5組數據平均值
通過top，ps，pidstat等工具，能夠很快找到CPU使用率過高（100%）的進程，接下來，可能又想知道，占用CPU高的進程的代碼是哪個函數？或者哪個類里面的方法，只有這樣，我們才能更快的，有針對性的進程優化