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频繁上下文切换

上下文切换会消耗CPU的时间,并导致进程真正运行的时间缩短,从而成为系统性能下降的一个因素。过多的上下文切换可能会使得CPU花费过多的时间用于保存和恢复寄存器、内核栈以及虚拟内存等数据,从而影响系统的响应速度和吞吐量。

vmstat是一个非常有用的系统性能分析工具,它可以提供关于系统内存、CPU活动、分页和上下文切换等信息。

在使用vmstat查看上下文切换情况时,可以显示以下统计信息:

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  1. “cs”(上下文切换):显示系统每秒上下文切换的次数。自愿上下文切换(voluntary context switches)和非自愿上下文切换(non voluntary context switches)都会被计算在内。
  2. “in”(中断):显示系统每秒中断的次数。这些中断可能来自硬件设备、网络或其他原因。
  3. “r”(运行或可运行):显示正在运行或等待CPU的进程数。这个统计信息可以提供关于系统负载的总体视图。
  4. “b”(阻塞):显示处于不可中断睡眠状态的进程数。这些进程通常是在等待某些资源(如I/O操作)可用。

需要注意的是,vmstat命令的具体选项和输出可能会因操作系统和版本而有所不同。在使用vmstat时,建议查阅相关文档或使用”man vmstat”命令来获取特定系统上vmstat的详细使用说明和输出解释。

vmstat是给出整个系统总体的上下文切换情况,要想查看每个进程的详细情况就需要使用pidstat,加上-w选项就可以查看进程上下文切换的情况 <font style="color:rgb(10, 191, 91);background-color:rgb(243, 245, 249);">pidstat -w pid</font>命令,cswch和nvcswch表示自愿及非自愿切换。

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cswch(voluntary context switches):表示每秒自愿上下文切换的次数
nvcswch(non voluntary context switches):表示每秒非自愿上下文切换的次数
  1. 自愿上下文切换:进程无法获取所需的资源,导致的上下文切换,例如IO、内存等资源不足时,就会发生自愿上下文切换
  2. 非自愿上下文切换:进程由于时间片已到等时间,被系统强制调度,进而发生的上下文切换,例如大量的进程都在争抢CPU时,就容易发生非自愿上下文切换

系统上下文切换的次数为多少时是不正常的呢?

系统上下文切换的次数是否正常,取决于系统本身的CPU性能。一般来说,如果系统的上下文切换次数比较稳定,在数百到一万以内,都应该算是正常的。然而,当上下文切换次数超过一万次,或者切换次数出现数量级的增长时,就可能已经出现了性能问题。

具体遇到问题的时候,需要根据变化的上下文切换类型,再做具体分析。例如:自愿上下文切换变多了,说明进程都在等待资源,有可能发生了I/O等其他问题;非自愿上下文切换变多了,说明进程都在被强制调度,也就是都在争抢CPU,说明CPU的确成了瓶颈;中断次数变多了,说明CPU被中断处理程序占用,还需要通过查看/proc/interrupts文件来分析具体的中断类型。