如何進行Linux CPU中的Kernel space分析

如何進行Linux CPU中的Kernel space分析，相信很多沒有經驗的人對此束手無策，為此本文總結了問題出現的原因和解決方法，通過這篇文章希望你能解決這個問題。

簡單說，Kernel space 是 Linux 內核的運行空間，User space 是用戶程序的運行空間。為了安全，它們是隔離的，即使用戶的程序崩潰了，內核也不受影響。

Kernel space 可以執行任意命令，調用系統的一切資源；User space 只能執行簡單的運算，不能直接調用系統資源，必須通過系統接口（又稱 system call），才能向內核發出指令。

str = "my string" // 用戶空間x = x + 2file.write(str) // 切換到內核空間y = x + 4 // 切換回用戶空間

上面代碼中，第一行和第二行都是簡單的賦值運算，在 User space 執行。第三行需要寫入文件，就要切換到 Kernel space，因為用戶不能直接寫文件，必須通過內核安排。第四行又是賦值運算，就切換回 User space。

查看 CPU 時間在 User space 與 Kernel Space 之間的分配情況，可以使用top命令。它的第三行輸出就是 CPU 時間分配統計。

這一行有 8 項統計指標。

其中，第一項24.8 us（user 的縮寫）就是 CPU 消耗在 User space 的時間百分比，第二項0.5 sy（system 的縮寫）是消耗在 Kernel space 的時間百分比。

隨便也說一下其他 6 個指標的含義。

• ni：niceness 的縮寫，CPU 消耗在 nice 進程（低優先級）的時間百分比

• id：idle 的縮寫，CPU 消耗在閑置進程的時間百分比，這個值越低，表示 CPU 越忙

• wa：wait 的縮寫，CPU 等待外部 I/O 的時間百分比，這段時間 CPU 不能干其他事，但是也沒有執行運算，這個值太高就說明外部設備有問題

• hi：hardware interrupt 的縮寫，CPU 響應硬件中斷請求的時間百分比

• si：software interrupt 的縮寫，CPU 響應軟件中斷請求的時間百分比

• st：stole time 的縮寫，該項指標只對虛擬機有效，表示分配給當前虛擬機的 CPU 時間之中，被同一臺物理機上的其他虛擬機偷走的時間百分比

如果想查看單個程序的耗時，一般使用time命令。

程序名之前加上time命令，會在程序執行完畢以后，默認顯示三行統計。

• real：程序從開始運行到結束的全部時間，這是用戶能感知到的時間，包括 CPU 切換去執行其他任務的時間。

• user：程序在 User space 執行的時間

• sys：程序在 Kernel space 執行的時間

user和sys之和，一般情況下，應該小于real。但如果是多核 CPU，這兩個指標反映的是所有 CPU 的總耗時，所以它們之和可能大于real。

[參考鏈接]

• User space vs kernel space

• Using the Linux Top Command

• Understanding Linux CPU stats

• What do 'real', 'user' and 'sys' mean in the output of time(1)?

引用自：https://note.youdao.com/share/?id=799c86ffc9de49ff383b639d155a446e&type=note#/

首先我簡單解釋一下客戶所看到的問題。如下圖第三行，top統計Cpu總體使用情況，使用了八個指標。這八個指標分別是：用戶空間進程（us）、內核空間進程（sy）、高nice值的用戶空間進程（ni）、空閑（id）、空閑等待io（wa）、中斷上半部（hi）、中斷下半部（si）、以及steal時間（st）。理論上來講這八個指標之和應該是100%。這八個指標當中，id和wa是Cpu空閑時間的統計，這兩個值之和越小，說明Cpu越忙碌。客戶這臺服務器的id與wa之和是0，所以這臺服務器的Cpu使用率是100%，其中占比最大的是ni。

除了第三行Cpu總體統計指標之外，top會對Cpu的使用率，從進程維度上進行統計，也就是CPU這一列。因為這臺服務器是16核的，所以每個進程（多線程）的Cpu使用率可以超過100%，同時所有進程Cpu使用率之和不能超過上線1600%（平均到每個核是100%）。

看完上述內容，你們掌握如何進行Linux CPU中的Kernel space分析的方法了嗎？如果還想學到更多技能或想了解更多相關內容，歡迎關注億速云行業資訊頻道，感謝各位的閱讀！