Linux CPU Performance Messungen mit mpstat

Das Linux Tool mpstat liefert Informationen zur Auslastung der einzelnen CPUs eines Systems. Bei Multicore-CPUs wird jeder Core als CPU angezeigt. Bei CPUs mit Hyperthreading werden pro physischer CPU bzw. physischem Core zwei CPUs angezeigt. mpstat ist bei Linux Distributionen meistens im Paket sysstat enthalten (siehe z.B. bei Debian http://packages.debian.org/sysstat).

Inhaltsverzeichnis 1 Grundlagen von mpstat 1.1 Bedeutung der einzelnen Werte 2 Analyse 2.1 Auslastung der einzelnen CPUs bzw. Cores 2.2 Analysezeitraum

Grundlagen von mpstat

mpstat wird typischerweise mit der Option mpstat -P ALL aufgerufen. Dadurch werden alle CPUs einzeln aufgelistet. Ein Aufruf von mpstat -P ALL zeigt die Durchschnittswerte seit dem letzten Booten:

[root@centos4 ~]# mpstat -P ALL
Linux 2.6.9-023stab048.6-smp (centos4.thomas-krenn.com) 	04/08/09

16:16:08     CPU   %user   %nice %system %iowait    %irq   %soft   %idle    intr/s
16:16:08     all    6.48    0.00    0.87    0.15    0.00    0.14   92.36   1130.51
16:16:08       0    6.38    0.00    0.88    0.15    0.00    0.14   92.44    141.31
16:16:08       1    6.29    0.00    0.85    0.14    0.00    0.14   90.99    141.31
16:16:08       2    6.60    0.00    0.87    0.15    0.00    0.14   91.81    141.31
16:16:08       3    6.81    0.00    0.87    0.14    0.00    0.14   90.47    141.31
16:16:08       4    6.48    0.00    0.86    0.15    0.00    0.14   92.36    141.31
16:16:08       5    6.23    0.00    0.85    0.15    0.00    0.13   91.04    141.31
16:16:08       6    6.37    0.00    0.87    0.15    0.00    0.14   92.03    141.31
16:16:08       7    6.21    0.00    0.84    0.14    0.00    0.13   91.08    141.31
[root@centos4 ~]# 

Zur Analyse über einen gewissen Zeitraum können zwei weitere Parameter angegeben werden. Bei mpstat -P ALL 1 60 wird jede Sekunde der aktuelle Wert ausgelesen (und dies 60 Mal - d.h. 1 Minute lang). Der letzte Eintrag zeigt dann die Durchschnittswerte über den Messzeitraum. Man kann die Ausgabe von mpstat -P ALL 1 60 bequem in eine Datei schreiben:

[root@centos4 ~]# mpstat -P ALL 1 60 > /root/mpstatanalyse20090408-1.txt
[root@centos4 ~]#

Hier ein Auszug aus dieser Datei:

Linux 2.6.9-023stab048.6-smp (centos4.thomas-krenn.com)   04/08/09

15:55:53     CPU   %user   %nice %system %iowait    %irq   %soft   %idle    intr/s
15:55:54     all   22.88    0.00    1.29    0.00    0.00    0.26   75.58   1590.82
15:55:54       0   34.69    0.00    6.12    0.00    0.00    0.00   59.18    198.98
15:55:54       1   17.35    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   80.61    198.98
15:55:54       2    9.18    0.00    1.02    0.00    0.00    0.00   91.84    198.98
15:55:54       3   13.27    0.00    1.02    0.00    0.00    1.02   81.63    198.98
15:55:54       4   31.63    0.00    2.04    0.00    0.00    0.00   67.35    198.98
15:55:54       5    4.08    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   93.88    197.96
15:55:54       6   71.43    0.00    0.00    0.00    0.00    1.02   29.59    198.98
15:55:54       7    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   96.94    198.98

[...]

15:56:52     CPU   %user   %nice %system %iowait    %irq   %soft   %idle    intr/s
15:56:53     all   25.26    0.00    1.41    0.77    0.00    0.26   72.31   1237.50
15:56:53       0   12.50    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   87.50    155.21
15:56:53       1   40.62    0.00    2.08    0.00    0.00    1.04   60.42    155.21
15:56:53       2    1.04    0.00    1.04    0.00    0.00    1.04  100.00    155.21
15:56:53       3   35.42    0.00    0.00    0.00    0.00    1.04   65.62    154.17
15:56:53       4    8.33    0.00    2.08    0.00    0.00    0.00   90.62    155.21
15:56:53       5   35.42    0.00    3.12    7.29    0.00    0.00   56.25    155.21
15:56:53       6   63.54    0.00    1.04    0.00    0.00    1.04   36.46    154.17
15:56:53       7    8.33    0.00    1.04    0.00    0.00    0.00   90.62    154.17

Average:     CPU   %user   %nice %system %iowait    %irq   %soft   %idle    intr/s
Average:     all   21.58    0.00    1.83    0.59    0.00    0.34   75.66   1417.71
Average:       0   21.87    0.00    2.07    0.32    0.00    0.36   75.38    177.21
Average:       1   20.97    0.00    1.50    0.82    0.00    0.29   75.28    177.21
Average:       2   19.76    0.00    1.68    0.07    0.02    0.34   78.03    177.23
Average:       3   23.98    0.00    1.95    0.05    0.00    0.37   72.49    177.21
Average:       4   23.02    0.00    1.63    0.53    0.00    0.32   74.49    177.21
Average:       5   20.29    0.00    1.65    1.53    0.00    0.36   75.02    177.21
Average:       6   25.95    0.00    2.21    0.08    0.00    0.34   71.27    177.21
Average:       7   15.75    0.00    1.80    1.31    0.00    0.31   79.63    177.21

Bedeutung der einzelnen Werte

(Quelle man mpstat):

• CPU: Processor number. The keyword all indicates that statistics are calculated as averages among all processors.
• %user: Show the percentage of CPU utilization that occurred while executing at the user level (application).
• %nice: Show the percentage of CPU utilization that occurred while executing at the user level with nice priority.
• %sys: Show the percentage of CPU utilization that occurred while executing at the system level (kernel). Note that this does not include time spent servicing interrupts or softirqs.
• %iowait: Show the percentage of time that the CPU or CPUs were idle during which the system had an outstanding disk I/O request.
• %irq: Show the percentage of time spent by the CPU or CPUs to service interrupts.
• %soft: Show the percentage of time spent by the CPU or CPUs to service softirqs. A softirq (software interrupt) is one of up to 32 enumerated software interrupts which can run on multiple CPUs at once.
• %steal: Show the percentage of time spent in involuntary wait by the virtual CPU or CPUs while the hypervisor was servicing another virtual processor.
• %idle: Show the percentage of time that the CPU or CPUs were idle and the system did not have an outstanding disk I/O request.
• intr/s: Show the total number of interrupts received per second by the CPU or CPUs.

Analyse

Auslastung der einzelnen CPUs bzw. Cores

Bei einem System mit mehreren CPUs oder mehreren Cores ist es sinnvoll diese nach Möglichkeit gleichmäßig auszulasten. Zeigen die Durchschnittswerte von mpstat -P ALL eine CPU mit sehr hohem %user Anteil, andere CPUs aber mit sehr niedrigem %user Anteil kann durch eine Optimierung der Konfiguration der Anwendungen die Gesamtperformance des Systems womöglich erhöht werden. Eine Datenbank, die nur einen einzelnen Thread bzw. Prozess nutzt kann auch nur einen Core auslasten.

Analysezeitraum

Da ein mpstat -P ALL die Durchschnittswerte seit dem letzten Bootvorgang liefert (und somit auch Zeiten mit niedriger Last - etwa Nachts und das Wochenende - beinhaltet), kann z.B. eine zehn Minuten dauernde Messung zu Spitzenzeiten mittels mpstat -P ALL 1 600 > /root/mpstatanalyse.txt durchgeführt werden. Damit erhält man auch Durchschnittswerte für diese zehn Minuten am Ende der Ausgabe.

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