Monitorowanie użycia procesora - CPU utilization

W artykule nie znajdziecie informacji o popularnych "monitorach systemu", takich jak gdesklets, conky czy karamba. Zajmę się opisem realnego zużycia czasu procesora, średnim obciążeniem oraz pochodnymi tego tematu. Zostaliście ostrzeżeni. Nie będę też opisywał instalacji aplikacji czy miejsca, gdzie można je znaleźć. Nie sądzę, by ktokolwiek miał ban na google i gcc. Większość narzędzi z tego artykułu znajduje się w paczce sysstat znajdującej się w repozytoriach Debiana. No to zaczynamy!

Sposób zarządzania przydziałem czasu CPU w systemie Linux jest troszkę zakręcony. W większości wypadków proces, który okupuje CPU będzie go używał do czasu, aż proces nie zakończy się lub nie przejdzie w stan wstrzymania (oczekiwania). Od tej reguły są wyjątki (jak choćby przerwania SysRQ jądrą lub zaawansowane zapytania poprzez /proc), w większości wypadków jednak sytuacja, w której proces A blokuje czas procesora procesowi B jest dość częsta. Opisywałem niedawno cpulimit, dzięki któremu mamy pewne możliwości sterowania obciążeniem naszego procesora. Istnieją oczywiście bardziej zaawansowane metody, którymi zajmę się troszkę później...

... ponieważ aby zacząć zarządzać naszym procesorem, musimy wiedzieć jakie procesy "siedzą" w maszynie. Najbardziej popularny i najmniej skuteczny jest program
# top
wraz z jego lepszymi pochodnymi - atop/htop. Top sam w sobie jest programem bardzo ograniczonym i nie umożliwia skutecznego monitoringu naszego systemu. Aplikacje atop oraz htop rozszerzają te możliwości, jednak nie w stopniu satysfakcjonującym. (polecam jednak używanie programu htop w codziennym zarządzaniu systemem, znacznie ułatwia pracę).

Drugim, znacznie ciekawszym programem jest:
# mpstat -P ALL
Sposób raportowania zastosowany w tym programie jest przemyślany, strona podręcznika man daje jasny i czysty obraz na działanie programu. Nie będę przepisywał tutaj treści, wystarczy spojrzeć na wynik powyższego polecenia:

19:47:40     CPU   %user   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal   %idle    intr/s
19:47:40     all    1,96    0,02    0,62    0,15    0,13    0,13    0,00   96,99    363,19
19:47:40       0    1,75    0,03    0,65    0,23    0,26    0,27    0,00   96,82    363,19
19:47:40       1    2,17    0,02    0,59    0,07    0,00    0,00    0,00   97,16      0,00

Raporty minutowe z działania naszego procesora możemy uzyskać poprzez narzędzie:
# sar
Raport wygląda w następujący sposób:

12:00:02 AM       CPU     %user     %nice   %system   %iowait     %idle
12:10:01 AM       all      1.05      0.00      0.28      0.04     98.64
12:20:01 AM       all      0.74      0.00      0.34      0.38     98.54
12:30:02 AM       all      1.09      0.00      0.28      0.10     98.53
.....
05:10:01 AM       all      8.78      0.00     37.74      0.03     53.44
05:20:02 AM       all      8.30      0.00     35.45      0.06     56.18
Średnia:          all      3.09      0.00      9.14      0.09     87.68

Sar drukuje na standardowe wyjście kumulatywną aktywność obciążenia systemowego. Można sprawić, aby sar zachowywał się dokładnie tak, jak my będzie tego chcieć. przykładowe wywołanie; 2 sekundy interwału; 5-krotne wywołanie:
# sar -u 2 5

19:52:39          CPU     %user     %nice   %system   %iowait    %steal     %idle
19:52:41          all      0,00      0,00      0,75      0,00      0,00     99,25
19:52:43          all      1,50      0,00      1,00      0,00      0,00     97,51
19:52:45          all      4,00      0,00      1,00      0,00      0,00     95,00
19:52:47          all      3,97      0,00      0,99      0,00      0,00     95,04
19:52:49          all      7,71      0,00      1,99      0,00      0,00     90,30
Średnia:         all      3,44      0,00      1,15      0,00      0,00     95,41

Opis wartości:

• %user:Procent obciążenia CPU przy wywołaniu aplikacji z poziomu użytkownika
• %nice: Jak wyżej, zlicza jednak procent obciążenia przez procesy ze zmienionym niceness
• %system: Wykorzystanie CPU przez procesy jądra
• %iowait: Procent czasu, w których procesor(y) był(y) nieużywane podczas gdy system wykonywał zapytania I/O.
• %idle: Jak wyżej, z tym że zlicza procent czasu, w którym procesor i system niczym się nie zajmowały

Sar pozwala na logowanie równoległe do plików tekstowych, obsługuje własny format pliku raportu (binarny), umożliwia działanie poprzez nohup (polecane). Jest to potężne narzędzie i administrator systemu (oraz nawet zwykły użytkownik!) nie powinien o nim zapominać.

Nie zostaje nic więcej, jak sprawdzić, które procesy najmują najwięcej czasu procesora.
# ps -eo pcpu,pid,user,args | sort -k 1 -r | head -10
lub
# ps -eo pcpu,pid,user,args | sort -r -k1 | less
Komendy te podają nam najbardziej zasobożerne procesy w kolejności od najmniej zajmującego czas procesora do najbardziej.
Dodatkowo można posłużyć się poleceniem
# iostat
Które pozwoli na szybkie sprawdzenie stanu naszej jednostki centralnej oraz dysków twardych.
Ostatnią rzeczą, jaką musimy się zająć jest Load Average. Seban opisał to na swojej Jabbie. Dodam jeszcze, że LA >1 przez ostatnie 15 minut jest już czymś, czym musimy się zająć, a LA >2 jest sytuacją wymagającą szybkiej interwencji.

Teraz jesteśmy w stanie monitorować nasz system, dowiadując się którymi procesami mamy się martwić.
W kolejnym odcinku : przygoda z konsolą część trzecia oraz zaawansowane podejście do sygnałów systemowych (sys/signal.h) Linuksa! Enjoy!