如何检查和监控 Linux 上的 CPU 利用率

作为 Linux 管理员，密切关注服务器的运行情况非常重要。衡量其性能的一种方法是跟踪 CPU 使用情况。这将使您深入了解系统的性能，并显示硬件资源如何在各种运行的服务之间分配。

在本指南中，我们将介绍几种检查和监控 Linux 系统上 CPU 利用率的方法。无论您负责服务器还是个人桌面，计算机的 CPU 使用率都是易于获取的有用信息。

在本教程中您将学习：

• 如何使用top查看CPU使用率
• 了解 top 和 htop 的输出
• 使用 sysstat 包监控 CPU 使用情况
• 如何配置CPU监控变更
• 如何检查和监控 Linux 上的 CPU 利用率
  

  如何使用top查看CPU使用率

  检查当前 CPU 使用情况的一个好方法是使用 top 命令。该命令的许多输出相当复杂，但它提供了有关系统上如何利用 CPU 的非常详细的信息。

  $ top
  

  这将在终端中打开一个显示屏，其中包含系统上运行的服务的实时视图、每个服务正在使用的系统资源量、以及系统 CPU 利用率的摘要等信息

使用top命令检查当前CPU使用情况。

注意
top 命令在所有 Linux 发行版中的工作方式大多相同，尽管有一些变体可能会以不同的顺序显示信息，例如以不同的顺序。

Ubuntu 系统上安装的顶级程序来自 procps-ng 软件包，也是我们将在本文中使用的程序。要检查您的系统正在运行什么变体，请使用 -v 标志和 top：

$ top -v
预期输出：

procps-ng 3.3.12
由于信息量巨大以及使用的所有术语和缩写，顶部命令的显示窗口一开始并不是很用户友好。我们将在下面介绍您需要了解的所有内容，以便您可以从顶部解释数据。

第一行显示（按顺序）：系统时间、系统正常运行时间（自上次重新启动以来的时间）、活动用户会话数以及系统的平均负载。平均负载对我们来说特别重要，因为它可以揭示系统随时间的 CPU 使用情况。

 

平均负载

给出了三个数字来表示平均负载。这些数字分别是 1、5 和 15 分钟内的平均负载。将这些数字视为百分比 – 负载 0.2 表示 20%，负载 1.00 表示 100%。

这应该很容易理解，但您也可能会看到平均负载大于 1.00。这是因为平均负载不是 CPU 使用率的直接测量，而是系统尝试处理的“工作”（负载）量。例如，2.50表示当前负载为250%，也表示系统过载达150%。

顶部的第二行非常不言自明，显示系统上运行的任务数量以及它们所处的当前状态。

第三行是我们找到 CPU 使用情况的地方，其中有一些详细的统计数据，需要一点知识才能解释。

 

从顶部开始的 CPU 使用情况

us：花费在用户空间（运行用户生成的进程）上的CPU时间百分比。

sy：花费在内核空间（运行系统进程）上的CPU时间百分比。

ni：运行具有用户定义优先级（指定的nice值）的进程所花费的CPU时间百分比。

id：空闲所花费的 CPU 时间百分比。

wa：等待硬件 I/O 所花费的 CPU 时间百分比。示例：等待硬盘完成读取数据。

hi：处理硬件中断所花费的CPU时间百分比。示例：网卡（或任何硬件）中断 CPU 以通知它新数据已到达。

si：处理软件中断所花费的CPU时间百分比。示例：中断 CPU 的高优先级服务。

st：从虚拟机窃取的 CPU 时间百分比。示例：CPU 需要从虚拟机“窃取”资源来处理物理机的工作负载。

接下来的两行专用于内存信息，与监视 CPU 使用情况无关。下面是正在运行的进程列表和标题为 %CPU 的列，其中包含列出的每个进程的当前 CPU 使用情况。

 

CPU使用率

这样可以快速查看哪些服务占用了最多的 CPU 资源。您可以随时按“q”退出 top。

让顶部更简单
由于 top 命令显示了大量详细信息，因此它不是快速浏览 CPU 利用率的理想方法；然而，top 为我们提供了一些选项来简化输出并省去一些复杂的细节。

当 top 运行时，您可以按“t”键循环浏览一些不同的视图，并获得更简单的 CPU 使用情况输出：

 

CPU使用率图

另一种选择是使用 htop，它与 top 类似，但更适合正常任务。您可以使用包管理器来安装它。

Ubuntu 和 Debian：

$ sudo apt-get install htop
CentOS 和红帽：

# yum install htop
软呢帽：

# dnf install htop
安装后，只需输入 htop 将其打开。

$ htop

htop命令

从上面的屏幕截图中可以看出，htop 的输出比 top 更简洁，更适合简单测量 CPU 使用情况。

您可以按与顶部相同的方式退出此屏幕，即按“q”。

检查 CPU 利用率的更多方法
我们还可以使用其他一些工具来检查 CPU 使用情况，它们包含在 sysstat 包中。您必须安装此软件包才能使用这些命令。

Ubuntu 和 Debian：

$ sudo apt-get install sysstat
CentOS 和红帽：

# yum install sysstat
安装 sysstat 软件包后，您将可以访问 mpstat 命令。这显示了许多与 top 相同的信息，但以简洁的一次性输出形式显示。

user@ubuntu1:~$ mpstat
Linux 5.0.0-23-generic (ubuntu1) 01/16/2020 _x86_64_ (1 CPU)

02:31:05 AM CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle
02:31:05 AM all 1.41 0.05 0.40 0.04 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 98.09
该软件包附带的另一个命令是 sar。当与命令中的数字结合使用时最有用。这允许您指定 sar 命令输出有关 CPU 利用率信息的频率（以秒为单位）。

例如，每 4 秒检查一次 CPU 使用率：

$ sar 4
输出将如下所示，并且每 4 秒输出一个新行：

user@ubuntu1:~$ sar 4
Linux 5.0.0-23-generic (ubuntu1) 01/16/2020 _x86_64_ (1 CPU)

02:33:24 AM CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle
02:33:25 AM all 9.09 0.00 0.00 0.00 0.00 90.91
要使 sar 在一定数量的输出后停止，请指定第二个数字。例如：

$ sar 2 5
这将使 sar 每 2 秒检查一次 CPU 使用率，共 5 次。它还会在输出末尾显示所有 5 个探头的平均值。

图形化监控
如果您使用桌面客户端或安装了 GUI，则应该有一个图形工具用于监控系统使用情况。 Ubuntu 默认使用 Gnome 作为桌面环境，启动系统管理器的命令是：

$ gnome-system-monitor
这将打开一个类似于 Window 任务管理器的窗口，您可以在其中按 CPU 使用率对进程进行排序。其他发行版和桌面环境应该有类似的工具。

 

Ubuntu 20.04 桌面上使用 GNOME System Monitor 进行图形监控

如何配置监控警报
有很多不同的方法可以编写监视 CPU 使用情况的脚本。在本指南的这一部分中，我们将介绍一个可能的脚本，其中每分钟监控 CPU 使用情况，并将其配置为在 CPU 使用率较高时发送电子邮件。

#!/bin/bash

CPU=$(sar 1 5 | grep “Average” | sed ‘s/^.* //’)
CPU=$( printf “%.0f” $CPU )

if [ “$CPU” -lt 20 ]
then
echo “CPU usage is high!” | sendmail admin@example.com
fi
该脚本使用 sed 从 sar 获取平均 CPU 空闲百分比。然后，它使用 if 函数检查空闲百分比是否低于特定数字，如果是，则会向管理员发送电子邮件。在本例中，它配置为 20% – 换句话说，如果 CPU 使用率超过 80%，管理员会收到一封电子邮件。

该脚本可以根据需要进行调整，例如您希望它向终端回显警告或记录到日志文件，而不是使用 sendmail 发送电子邮件。

当然，如果您希望它定期运行，您需要从 cron 调用此脚本。

$ crontab -e
要每分钟运行一次，您需要编写以下行：

* * * * * /path/to/cpu-alert.sh