如何用Debian分析CPU性能

Debian CPU性能分析实操指南

一 快速定位高负载

• 用 uptime 查看系统负载：关注过去 1/5/15 分钟的平均负载与当前登录用户数，判断是否整体繁忙。
• 用 top/htop 实时找“罪魁祸首”：执行 top 或安装并使用 htop（sudo apt install htop），按 P 按 CPU 排序，按 M 按内存排序，定位占用最高的进程/线程。
• 用 mpstat 看多核分布：安装 sysstat（sudo apt install sysstat），执行 mpstat -P ALL 1，观察每个 CPU 的 %usr/%sys/%idle，识别单核打满或整体吃紧。
• 用 vmstat 判断瓶颈类型：执行 vmstat 1，关注 r（运行队列）、us+sy（CPU 使用）、wa（I/O 等待）；若 r 长期大于 CPU 核心数 多为 CPU 饱和，若 wa 高 多为 I/O 瓶颈。

二 进程与内核态分析

• 用 pidstat 做进程/线程级统计：安装 sysstat 后执行 pidstat -u 1 5，查看 %usr/%system/%CPU，定位具体进程/线程的 CPU 消耗。
• 用 perf 做热点函数与调用栈分析：安装 linux-perf（sudo apt install linux-perf），执行 perf top 实时查看热点；或 perf record -g -p 抓取，再用 perf report 分析调用图，定位代码级瓶颈。
• 用 strace 跟踪系统调用：执行 strace -p 或 strace ls，排查频繁/异常系统调用导致的 CPU 开销。

三 硬件与调度基础信息

• 查看 CPU 架构与拓扑：执行 lscpu，关注 CPU(s)、Model name、Thread(s) per core、Core(s) per socket、NUMA node(s)。
• 查看详细硬件与微码：执行 sudo lshw -class processor，关注 vendor、product、width（位宽）、clock 与 microcode。
• 查看频率与特性：执行 cat /proc/cpuinfo，关注 model name、cpu MHz、cache size、flags（如 sse/avx/avx2 等）。
• 检查电源管理与频率策略：安装 cpupower（sudo apt install linux-cpupower），执行 sudo cpupower frequency-info 查看策略；必要时临时切到性能模式 sudo cpupower frequency-set -g performance（笔记本需权衡续航）。

四 基准测试与压力测试

• sysbench CPU 基准：执行 sysbench cpu --threads=$(nproc) --time=60 run，评估纯计算吞吐；可对比不同线程数下的 events per second。
• stress/ stress-ng 压力：执行 stress --cpu $(nproc) --timeout 60s 或 stress-ng --cpu $(nproc) --timeout 60s，制造满负载以复现高占用并配合监控验证稳定性。
• 更激进的 CPU 烤机：使用 cpuburn 让 CPU 持续满载，务必在可控环境、监控温度，避免过热降频或损坏（非生产环境）。
• 运行测试时建议同时采集监控数据：如 vmstat 1、mpstat -P ALL 1、pidstat -u 1，便于将“基准分数”与“资源指标”关联分析。

五 诊断要点与优化建议

• 识别瓶颈类型：
  • 用户态高（us）：应用计算密集，考虑算法/并行度优化、向量化或更高主频/更多核心。
  • 内核态高（sy）：系统调用/上下文切换频繁，检查锁竞争、I/O 策略、中断风暴；可用 perf/strace 定位。
  • I/O 等待高（wa）：磁盘/网络慢，配合 iostat -x 1、pidstat -d 1 排查后端存储/网络。
  • 运行队列长（r > CPU 核心数）：CPU 饱和，考虑横向扩容、限流或降低负载。
• 调度与电源：在追求吞吐的服务器场景，可启用 performance 频率策略；笔记本或节能场景使用 powersave/ondemand 并配合 thermald 等温控。
• 验证闭环：每次优化/变更后，重复“基准测试 + 监控采集”，对比 吞吐量/延迟/CPU 利用率 的变化，确保收益可复现。