标签：vmstat

uptime和vmstat在显示系统负载的区别

uptime可以用来检查Linux系统的负载状况：

$ uptime
 22:53:34 up 169 days,  6:47, 19 users,  load average: 1.99, 2.00, 2.03

load average后面的3个值分别是系统在过去1，5和15分钟负载的平均值（这里的负载包含3种进程：当前正在被CPU执行的，一切条件就绪等待CPU调度的，和等待I/O操作结果的）。

vmstat也可以用来检查Linux系统的负载状况：

$ 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
 2  0      0 32312576 1716732 74998032    0    0     0     8    0    0  2  0 98  0  0
 2  0      0 32312264 1716732 74998032    0    0     0     0 3059  139  5  0 95  0  0
 ......

其中r这一栏表示当前正在被CPU执行的，和一切条件就绪等待CPU调度的进程。由于其不包含等待I/O操作结果的进程，所以vmstat比uptime更准确地表示系统是否“饱和”：如果r的值大于CPU数量（这里的CPU指一个“逻辑CPU”，即需要考虑物理CPU有多个core，每个core支持hyper-thread的情况），那么系统就处于饱和状态。

对于其它的Unix系统，需要查阅文档确认是否同Linux一致。

Linux下使用vmstat命令获得系统CPU的使用状态

本文是使用vmstat命令监控CPU使用的续文。

在Linux下使用vmstat命令可以得到系统CPU的使用状态：

# vmstat
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 2  0      0 1860352    948 131040    0    0  2433   137  252  897  2  7 90  1  0

其中描述CPU状态的是最后5列：

------cpu-----
us sy id wa st
2  7 90  1  0

要注意，上面数字的含义是百分比。即CPU运行user space程序的时间占2%，。。。

各列含义如下：

us（user time）：CPU运行user space代码的时间；
sy（system time）：CPU运行kernel代码的时间，比如执行系统调用；
id（idle time）：CPU处于idle状态的时间；
wa（IO-wait time）：CPU处于idle状态，因为所有正在运行的进程都在等待I/O操作完成，因此当前无可以调度的进程；
st（stolen time）：CPU花费在执行系统上运行的虚拟机的时间。

参考资料：
The precise meaning of I/O wait time in Linux；
Linux Performance Analysis in 60,000 Milliseconds。

使用vmstat命令监控CPU使用

vmstat命令可以用来监控CPU的使用状况。举例如下：

# 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
 1  0      0 5201924   1328 5578060    0    0     0     0 1582 6952  2  1 98  0  0
 1  0      0 5200984   1328 5577996    0    0     0     0 2020 20567  9  1 90  0  0
 0  0      0 5198668   1328 5577952    0    0     0     0 1568 7617  5  1 94  0  0
 0  0      0 5194844   1328 5578000    0    0     0   187 1249 7057  1  1 98  0  0
 0  0      0 5199956   1328 5578232    0    0     0     0 1496 7306  4  1 95  0  0

上述命令每隔1秒输出系统状态，最后5列是描述的是CPU状况。man手册上关于这5列的含义描述的很清楚：

CPU
       These are percentages of total CPU time.
       us: Time spent running non-kernel code.  (user time, including nice time)
       sy: Time spent running kernel code.  (system time)
       id: Time spent idle.  Prior to Linux 2.5.41, this includes IO-wait time.
       wa: Time spent waiting for IO.  Prior to Linux 2.5.41, included in idle.
       st: Time stolen from a virtual machine.  Prior to Linux 2.6.11, unknown.

vmstat实质上是从/proc/stat文件获得系统状态：

# cat /proc/stat
cpu  381584 711 299364 1398303520 429839 0 251 0 0 0
cpu0 90740 58 44641 174627550 131209 0 120 0 0 0
cpu1 43141 26 22925 174746812 108219 0 10 0 0 0
cpu2 41308 35 25097 174831161 25877 0 40 0 0 0
cpu3 39301 70 27514 174836084 27792 0 4 0 0 0
cpu4 39187 78 46191 174750027 109013 0 0 0 0 0
......

需要注意的是这里数字的单位是Jiffies。

另外，vmstat计算CPU时间百分比使用的是“四舍五入”算法（vmstat.c）：

static void new_format(void){
    ......
    duse = *cpu_use + *cpu_nic;
    dsys = *cpu_sys + *cpu_xxx + *cpu_yyy;
    didl = *cpu_idl;
    diow = *cpu_iow;
    dstl = *cpu_zzz;
    Div = duse + dsys + didl + diow + dstl;
    if (!Div) Div = 1, didl = 1;
    divo2 = Div / 2UL;
    printf(w_option ? wide_format : format,
           running, blocked,
           unitConvert(kb_swap_used), unitConvert(kb_main_free),
           unitConvert(a_option?kb_inactive:kb_main_buffers),
           unitConvert(a_option?kb_active:kb_main_cached),
           (unsigned)( (unitConvert(*pswpin  * kb_per_page) * hz + divo2) / Div ),
           (unsigned)( (unitConvert(*pswpout * kb_per_page) * hz + divo2) / Div ),
           (unsigned)( (*pgpgin        * hz + divo2) / Div ),
           (unsigned)( (*pgpgout           * hz + divo2) / Div ),
           (unsigned)( (*intr          * hz + divo2) / Div ),
           (unsigned)( (*ctxt          * hz + divo2) / Div ),
           (unsigned)( (100*duse            + divo2) / Div ),
           (unsigned)( (100*dsys            + divo2) / Div ),
           (unsigned)( (100*didl            + divo2) / Div ),
           (unsigned)( (100*diow            + divo2) / Div ),
           (unsigned)( (100*dstl            + divo2) / Div )
    );
    ......
}

所以会出现CPU利用百分比相加大于100的情况：2 + 1 + 98 = 101。

另外，在Linux系统上，r字段表示的是当前正在运行和等待运行的task的总和。

 

参考资料：
/proc/stat explained；
procps。