Pomiar obciążenia CPU z mpstat w Linuksie

Program mpstat dostarcza informacji o wykorzystaniu poszczególnych procesorów systemu. W wielordzeniowym systemie każdy rdzeń widziany jest jako procesor. W systemach z procesorami z Hyperthreading jeden procesor / rdzeń widziany jest jako dwa rdzenie . mpstat jest w dystrybucjach Linuksa często zawarty w pakiecie sysstat (vide np. w Debianie http://packages.debian.org/sysstat).

Podstawowe informacje o mpstat

mpstat jest zazwyczaj uruchomiany z opcją mpstat -P ALL. Przez co wyświetlane są informacje o wszystkich poszczególnych procesorach. mpstat -P ALL pokazuje średnie wartości od ostatniego uruchomienia:

[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 ~]#

Do analizy przez określony okres mogą zostać podane dwa dalsze parametry. mpstat -P ALL 1 60 odczytuje co sekundę aktualną wartość (60 razy = 1 min.). Ostatnia wartość pokazuje średnią wartość z okresu pomiaru. Możliwy jest wygodny zapis wyniku z mpstat -P ALL 1 60 do pliku:

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

Oto fragment z tego pliku:

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

Znaczenie poszczególnych wartości

(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.

Analiza

Wykorzystanie poszczególnych procesorów / rdzeni

W systemie z kilkoma procesorami lub rdzeniami jest zalecane, w miarę możliwości, ich równomierne obciążenie. Jeśli średnia z mpstat -P ALL pokazuje jeden procesor ze zbyt dużym udziałem %user, inne procesory zaś ze zbyt niskim udziałem, to przez optymalizację konfiguracji aplikacji może zostać zwiększona całkowita wydajność systemu. Bank danych, który korzysta tylko z pojedynczego theadu / procesu może wykorzystywać tylko jeden rdzeń.

=Okres analizy

mpstat -P ALL dostarcza średnią od ostatniego uruchomienia (przez co również zawiera czas niskiego obciążenia - nocą i w weekend), dlatego może zostać przeprowadzony przez mpstat -P ALL 1 600 > /root/mpstatanalyse.txt 10-minutowy pomiar w okresie maks. obciążenia. Na końcu tego pomiaru udostępniana jest średnia z tych 10 minut.