性能监控（操作系统层面-CPU）
一、性能监控概述
1. 监控的重要性
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必须做监控：做性能测试必须监控，否则不知道问题出在哪里
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监控是性能测试的核心环节
2. 监控的两个维度
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操作系统维度：所有系统都必须监控（通用）
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监控对象：CPU、内存、网络、磁盘
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适用性：无论什么语言（PHP、Python、Java、Go、C）都需要
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应用程序维度：监控特定语言的应用程序
- 如：Java应用、C++应用、Python应用等
二、监控方法论
1. 学习路径建议
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先学底层：先掌握操作系统原生命令
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再学工具：再学习高级监控工具/平台
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原因：
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面试重点考察基础命令
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理解原理后才能更好使用高级工具
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类比：先学SQL再学可视化工具（如Navicat）
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2. 监控原则
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掌握根本：底层原生命令是基础
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理解原理：知道监控数据如何计算得出
三、CPU监控详解
1. 监控命令：top
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功能：Linux下的实时交互式监控工具
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监控范围：CPU、内存、进程
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刷新频率：默认每3秒刷新一次
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退出方式 ：按
Ctrl + C
2. CPU监控关键指标
(1) CPU使用率计算
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核心公式 ：
CPU使用率 = 100% - %ID -
%ID（idle）：CPU空闲率
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示例：%ID = 98.3%，则CPU使用率 = 1.7%
(2) CPU使用率各组成部分
| 指标 | 英文 | 含义 | 说明 |
|---|---|---|---|
| %us | user | 用户进程占用CPU | 用户自己启动的进程（如Tomcat、MySQL） |
| %sy | system | 系统进程占用CPU | 操作系统自带进程 |
| %id | idle | CPU空闲率 | 可直接计算CPU使用率 |
| %wa | wait | CPU等待磁盘操作时间占比 | 值高表示磁盘慢/有瓶颈 |
| %hi | hard interrupt | 硬中断时间占比 | 硬件（鼠标、键盘、网卡）中断造成 |
| %si | soft interrupt | 软中断时间占比 | 软件（多线程上下文切换）造成 |
(3) 理解要点
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计算基础：CPU使用率基于时间统计
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计算方法：CPU处理任务时间 ÷ 总时间 = CPU使用率
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统计周期：top命令统计过去3秒的平均值
3. 多核CPU监控
(1) 关键前提
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每个CPU核心：同一时刻只能执行一个任务
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多核CPU：n个核心同一时刻可执行n个任务
(2) 多线程实现原理
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单核多线程：通过快速切换实现"同时"运行多个线程
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切换速度：CPU切换速度极快，人类无法感知
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实际并发：1万个并发线程用8核CPU处理 → 需要快速切换
(3) 查看多核使用情况
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默认显示：所有CPU核心的平均值
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按数字
1：显示每个核心的详细使用情况 -
作用：
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查看CPU核心数
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分析各核心负载是否均衡
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4. 进程监控与排序
(1) 进程列表
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显示内容：各进程消耗的CPU和内存数据
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默认排序：按CPU使用率降序排列
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内存排序 ：按大写
M键切换到内存使用率排序 -
切回CPU排序 ：按
P键切回CPU排序
(2) 关键字段解析
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PID：进程ID
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%CPU：进程占用CPU百分比
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%MEM：进程占用内存百分比
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RES：进程占用的物理内存（单位：KB）
- 示例：277MB ≈ 15%内存使用率（基于2GB总内存）
(3) 重要特性
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进程%CPU可能超过100%：
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原因：统计的是进程占用所有CPU核心使用率之和
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上限：n核CPU上限为 n × 100%
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示例：16核CPU上，进程%CPU可达1600%
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与整体CPU使用率的区别：
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整体CPU：所有核心的平均值（上限100%）
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进程CPU：占用各核心之和（上限为n×100%）
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5. CPU问题排查流程
(1) 排查步骤
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发现CPU使用率高：top命令看到整体CPU使用率高
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定位问题进程：
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查看进程列表（默认按CPU排序）
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找到占用CPU最高的进程
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分析归属：
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如果是压测程序 → 程序本身问题
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如果是其他程序 → 系统其他问题
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深入分析 ：按
1查看各核心负载情况
(2) 实战案例
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挖矿病毒案例：
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现象：CPU持续100%但无压测
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排查：top发现陌生高CPU进程
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确认：百度搜索进程名确认为挖矿程序
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解决：重装系统、修改密码
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教训：定期检查服务器异常进程
四、监控实战技巧
1. 产生测试负载
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目的：模拟真实场景观察监控数据变化
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方法：
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使用JMeter等压测工具
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对Web应用接口施加压力
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观察监控数据动态变化
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2. 监控时机
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压测期间：持续监控系统资源使用情况
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日常运维：定期检查异常进程
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问题排查：出现性能问题时第一时间监控
3. 监控数据解读
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动态变化：监控数据随负载变化而变化
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基准对比：建立系统正常状态下的基准值
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阈值报警：设定关键指标的报警阈值