参考文献

top命令说明

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top - 16:30:42 up 308 days, 19:08,  1 user,  load average: 0.00, 0.02, 0.00
Tasks: 120 total,   1 running, 119 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.5 us,  1.0 sy,  0.0 ni, 98.2 id,  0.0 wa,  0.3 hi,  0.0 si,  0.0 st
MiB Mem :   3591.0 total,    158.4 free,   2741.9 used,    690.7 buff/cache
MiB Swap:      0.0 total,      0.0 free,      0.0 used.    565.8 avail Mem 
    PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND                                                                                                           
2017796 root      10 -10  199460  41096  10140 S   2.0   1.1 338:29.25 AliYunDun                                                                                                         
1722384 root      20   0 4097288   1.0g   3248 S   0.7  29.2 228:07.45 java                                                                                                              
  31258 root      20   0 3677056   1.2g  10628 S   0.3  34.9 612:31.70 java                                                                                                              
2204867 root      20   0       0      0      0 I   0.3   0.0   0:00.21 kworker/0:2-events                                                                                                
2205104 root      20   0   67436   4832   4028 R   0.3   0.1   0:00.17 top

第一行

  • 16:30:42: 系统当前时间
  • up 308 days, 19:08: 系统开机到现在经过了多少时间
  • 1 user: 当前2用户在线
  • load average: 0.00, 0.02, 0.00: 系统1分钟、5分钟、15分钟的CPU负载信息

第二行

  • Tasks: 任务
  • 120 total: 很好理解,就是当前有120个任务,也就是120个进程
  • 1 running: 1个进程正在运行
  • 119 sleeping: 119个进程睡眠
  • 0 stopped: 停止的进程数
  • 0 zombie: 僵死的进程数

第三行

  • %Cpu(s): 表示这一行显示CPU总体信息
  • 0.5%us (user): 用户态进程占用CPU时间百分比,不包含renice值为负的任务占用的CPU的时间.
  • 1.0%sy (system): 内核占用CPU时间百分比
  • 0.0%ni (nice): 改变过优先级的进程占用CPU的百分比
  • 98.2%id (idle): 空闲CPU时间百分比
  • 0.0%wa (iowait): 等待I/O的CPU时间百分比
  • 0.3%hi (hard interrupt): CPU硬中断时间百分比
  • 0.0%si (soft interrupt): CPU软中断时间百分比
  • 0.0%st (steal): 表示当前系统运行在虚拟机中的时候,被其他虚拟机占用的CPU时间比例
  • 注: 这里显示数据是所有cpu的平均值,如果想看每一个cpu的处理情况,按1即可;折叠,再次按1;
类型 含义 异常/正常说明
us CPU执行用户代码消耗的CPU时间比例,这个比例越高,就说明CPU的利用率越好,因为我们的目的就是为了让CPU将更多的时间用在执行用户代码上.如果这一项过高引起了你的业务抖动,那你就需要去分析你的业务代码了 比例越高越好
sys CPU执行内核代码消耗的CPU时间比例,这个比例越低越好.因为CPU不应该把时间浪费在执行内核函数上,如果在内核函数里浪费了很多时间,那说明内核可能需要优化了. 比例越低越好
ni Nice值被调大的线程执行用户代码消耗的CPU百分比.
id 这个指标表示CPU空闲时间,通常说的整体CPU利用率(100-idl)这个值,也就是其他几项的之和.为了提示系统的资源利用率,我们的目标就是尽量降低idl. 不影响业务正常运行下,尽量降低idl
wa 这个指标表示CPU阻塞在I/O上的时间,比如说CPU从磁盘读取文件内容时,由于磁盘I/O太慢,导致CPU不得不等待数据就绪,然后才能继续执行下一步操作,这就是wait时间. 这个值越高,说明I/O处理能力出了问题
hi CPU小号在硬中断里的时间,正常情况下这个值都很低,因为中断处理是很快的,即使有大量硬件中断,也不会消耗很多CPU时间
si Soft irq,处理软中断的时间,这个时间不计入进程CPU时间.系统中常见的软中断有网络收发包的软中断,写文件落盘产生的软中断等.在网络吞吐量较高的系统中,这个值也会高一点.
st Steal, 表示同一个宿主机上的其他虚拟机抢走的CPU时间

第四行

  • MiB Mem: 内存的意思,单位是MiB
  • 3591.0 total: 物理内存总量
  • 158.4 free: 空闲的物理内存量
  • 2741.9 used: 使用的物理内存量
  • 690.7 buff/cache: 用作内核缓存的物理内存量

第五行

  • MiB Swap: 交换空间
  • 0.0 total: 交换区总量
  • 0.0 free: 使用的交换区量
  • 0.0 used: 空闲的交换区量
    • Swap total表示能用的swap总量,swap free表示剩余,used表示已经使用的.这三个值都为0表示系统关闭了swap功能
  • 565.8 avail Mem:

第六行

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PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND

  • PID 进程ID

  • USER 进程所有者的用户名,例如root

  • PR 进程调度优先级

  • NI 进程nice值(优先级),越小的值代表越高的优先级

  • VIRT 进程使用的虚拟内存

  • RES 进程使用的物理内存(不包括共享内存)

  • SHR 进程使用的共享内存

  • S 列(也就是 Status 列)表示进程的状态

    • R 是 Running 或 Runnable 的缩写,表示进程在 CPU 的就绪队列中,正在运行或者正在等待运行.
    • D 是 Disk Sleep 的缩写,也就是不可中断状态睡眠(Uninterruptible Sleep),一般表示进程正在跟硬件交互,并且交互过程不允许被其他进程或中断打断.
    • Z 是 Zombie 的缩写,如果你玩过“植物大战僵尸”这款游戏,应该知道它的意思.它表示僵尸进程,也就是进程实际上已经结束了,但是父进程还没有回收它的资源(比如进程的描述符、PID 等).
    • S 是 Interruptible Sleep 的缩写,也就是可中断状态睡眠,表示进程因为等待某个事件而被系统挂起.当进程等待的事件发生时,它会被唤醒并进入 R 状态.
    • I 是 Idle 的缩写,也就是空闲状态,用在不可中断睡眠的内核线程上.前面说了,硬件交互导致的不可中断进程用 D 表示,但对某些内核线程来说,它们有可能实际上并没有任何负载,用 Idle 正是为了区分这种情况.要注意,D 状态的进程会导致平均负载升高, I 状态的进程却不会.
    • 上面的示例并没有包括进程的所有状态.除了以上 5 个状态,进程还包括下面这 2 个状态

      • T 或者 t,也就是 Stopped 或 Traced 的缩写,表示进程处于暂停或者跟踪状态

      • 向一个进程发送 SIGSTOP 信号,它就会因响应这个信号变成暂停状态（Stopped）;再向它发送 SIGCONT 信号,进程又会恢复运行（如果进程是终端里直接启动的,则需要你用 fg 命令,恢复到前台运行）.

      • 而当你用调试器（如 gdb）调试一个进程时,在使用断点中断进程后,进程就会变成跟踪状态,这其实也是一种特殊的暂停状态,只不过你可以用调试器来跟踪并按需要控制进程的运行.

      • X,也就是 Dead 的缩写,表示进程已经消亡,所以不会在 top 或者 ps 命令中看到它.

    线程状态 描述
    S SLEEPING
    R、R+ RUNNABLE
    D UNINTR_SLEEP
    T STOPPED
    t DEBUG
    Z ZOMBIE
    X EXIT_DEAD
    x TASK_DEAD
    K WAKE_KILL
    W WAKING
    D K
    D W

  • CPU 进程使用的CPU占比

  • MEM 进程使用的内存占比

  • TIME 进程启动后到现在所用的全部CPU时间

  • COMMAND 进程的启动命令(默认只显示二进制,top -c能够显示命令行和启动参数)

使用示例

top过滤进程名

  • 直接在 top 命令行中使用进程名过滤

    • 可以通过 top 命令的 -p 参数指定要监视的进程 ID 或者进程名称,例如：

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      top -p $PID

  • 通过管道符结合 grep 命令过滤进程名

    • 可以使用管道符将 top 命令的输出传递给 grep 命令,使用 grep 命令来过滤进程名.例如：

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      top -b -n 1 | grep process_name
      • 这里的 process_name 是您想要过滤的进程名,-b 和 -n 参数是让 top 命令在批处理模式下运行,并仅运行一次.

只查找由特定用户启动的进程

  • 可以使用以下 -u 选项获取该信息

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    top -u 'root'

要获取系统上的空闲进程列表

  • 使用以下 -i选项

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    top -i

更新间隔设置为以秒为单位的任意值

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# 将间隔时间改为5秒一次  默认为3秒
top -d 5

将迭代次数设置为两次,然后退出

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top -n 2

查看内存情况

  • 打开top后,然后按g再输入3,从而进入内存模式就可以了.在内存模式中,我们可以看到各个进程内存的%MEM、VIRT、RES、CODE、DATA、SHR、nMaj、nDRT

    • nMaj(Major Page Fault, 主缺页中断,指内容不在内存中然后从磁盘中来读取的页数)
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    top - 10:12:20 up 11 days, 16:18,  4 users,  load average: 0.01, 0.05, 0.01
    Tasks: 752 total,   1 running, 537 sleeping,   2 stopped,   0 zombie
    %Cpu(s):  0.1 us,  0.1 sy,  0.0 ni, 99.9 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
    KiB Mem : 98597184 total, 14083688 free, 41466956 used, 43046540 buff/cache
    KiB Swap:        0 total,        0 free,        0 used. 56285348 avail Mem

      PID %MEM    VIRT    RES   CODE    DATA    SHR nMaj nDRT  %CPU COMMAND
    40807 10.0 36.897g 9.395g   2088 12.478g 934008    0    0   1.3 python
     1974  7.3 33.379g 6.831g   2088  9.875g 949952  829    0   0.3 python
     9112  6.8 8835072 6.400g  62856 7608920  13224  588    0   1.0 mongod
    11357  5.8 6622784 5.473g  79456 5846672  36500  383    0   0.0 node
     7155  2.7 15.591g 2.496g      4 5304604  14728  15k    0   0.0 java
    16416  1.3 2106536 1.180g  79456 1233764  36892    0    0   0.0 node
     1800  1.1 37.409g 1.075g      4 1475280  20396 6825    0   0.3 java
     7467  0.9 2008528 876672      8 1269340  15556  511    0   0.3 java
     5718  0.8 14.575g 833952      8 1302464  15944 2104    0   0.3 java
    12975  0.6 1383980 588368  79456  601368  38324    7    0   0.0 node
    // 略

top交互

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s：设置刷新时间间隔
c：显示命令完全模式
t:：显示或隐藏进程和CPU状态信息
m：显示或隐藏内存状态信息
l：显示或隐藏uptime信息
f：增加或减少进程显示标志
S：累计模式,会把已完成或退出的⼦进程占⽤的CPU时间累计到⽗进程的MITE+
P：按%CPU使⽤率排⾏
T：按MITE+排⾏
M：按%MEM排⾏
u：指定显示⽤户进程
r：修改进程renice值
kkill：进程
i：只显示正在运⾏的进程
W：保存对top的设置到⽂件~/.toprc,下次启动将⾃动调⽤toprc⽂件的设置.
h：帮助命令.
q：退出
按Z键更改输出的颜色
按1键可查看系统上每个 CPU 内核的图形表示.反复按1以评估 CPU 内核的内核统计信息.
按m键以图形方式显示内存使用情况

用top定位一个进程

  • 按Shift+L按名称查找进程.这会在粗体表标题行上方创建一个提示.输入您要查找的进程的名称,然后按Enter或Return以查看在新排序的进程列表中高亮显示该进程的实例.

原理

  • 内核源码版本v6.8-5202-g9187210eee7d
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/*
 * Account a single tick of CPU time.
 * @p: the process that the CPU time gets accounted to
 * @user_tick: indicates if the tick is a user or a system tick
 */
void account_process_tick(struct task_struct *p, int user_tick)
{
	u64 cputime, steal;

	if (vtime_accounting_enabled_this_cpu())
		return;

	if (sched_clock_irqtime) {
		irqtime_account_process_tick(p, user_tick, 1);
		return;
	}

	cputime = TICK_NSEC;
	steal = steal_account_process_time(ULONG_MAX);

	if (steal >= cputime)
		return;

	cputime -= steal;

	if (user_tick)
		// 统计用户态时间
		account_user_time(p, cputime);
	else if ((p != this_rq()->idle) || (irq_count() != HARDIRQ_OFFSET))
		// 统计内核态时间
		account_system_time(p, HARDIRQ_OFFSET, cputime);
	else
		// 统计空闲时间
		account_idle_time(cputime);
}
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/*
 * Account user CPU time to a process.
 * @p: the process that the CPU time gets accounted to
 * @cputime: the CPU time spent in user space since the last update
 */
void account_user_time(struct task_struct *p, u64 cputime)
{
	int index;

	/* Add user time to process. */
	p->utime += cputime;
	account_group_user_time(p, cputime);

	// 如果进程的 nice 值大于 0,那么将会增加到 CPU 统计结构的 nice 字段中
	// 如果进程的 nice 值小于等于 0,那么增加到 CPU 统计结构的 user 字段中.

	index = (task_nice(p) > 0) ? CPUTIME_NICE : CPUTIME_USER;

	// 将时间累计到 /proc/stat中
	/* Add user time to cpustat. */
	task_group_account_field(p, index, cputime);

	/* Account for user time used */
	acct_account_cputime(p);
}
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/*
 * Account system CPU time to a process.
 * @p: the process that the CPU time gets accounted to
 * @hardirq_offset: the offset to subtract from hardirq_count()
 * @cputime: the CPU time spent in kernel space since the last update
 */
void account_system_time(struct task_struct *p, int hardirq_offset, u64 cputime)
{
	int index;

	if ((p->flags & PF_VCPU) && (irq_count() - hardirq_offset == 0)) {
		account_guest_time(p, cputime);
		return;
	}

	if (hardirq_count() - hardirq_offset)
		// 如果当前处于硬中断执行上下文, 那么统计到 irq 字段中
		index = CPUTIME_IRQ;
	else if (in_serving_softirq())
		// 如果当前处于软中断执行上下文, 那么统计到 softirq 字段中
		index = CPUTIME_SOFTIRQ;
	else
		// 否则统计到 system 字段中
		index = CPUTIME_SYSTEM;

	account_system_index_time(p, cputime, index);
}
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/*
 * Account for idle time.
 * @cputime: the CPU time spent in idle wait
 */
void account_idle_time(u64 cputime)
{
	u64 *cpustat = kcpustat_this_cpu->cpustat;
	struct rq *rq = this_rq();
	// 在 cpu 空闲的情况下,进一步判断当前是不是在等待 IO（例如磁盘 IO）,如果是的话这段空闲时间会加到 iowait 中,否则就加到 idle 中.
	if (atomic_read(&rq->nr_iowait) > 0)
		cpustat[CPUTIME_IOWAIT] += cputime;
	else
		cpustat[CPUTIME_IDLE] += cputime;
}
  • 用户态消耗时间,包括user和nice.如果想看用户态的消耗,要将user和nice加起来看才对.
  • 内核态消耗时间,包括irq、softirq和system.
  • 空闲时间,包括io_wait和idle.其中io_wait也是cpu的空闲状态,只不过是在等io完成而已.如果只是想看cpu到底有多闲,应该把io_wait和idle加起来才对.