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做性能测试的必备知识系列

作为性能测试从业者，熟悉系统资源的监控与分析是必不可少的。下面我将从CPU使用率这一核心指标入手，帮助大家深入理解其监控与分析方法。

回顾

在性能测试过程中，CPU使用率是衡量系统性能的重要指标之一。它反映了单位时间内CPU的工作负载情况。

灵魂拷问

在实际监控系统性能时，选择哪种指标更能准确反映系统的CPU性能？有没有一些常用的CPU性能评估方法？

答案

CPU使用率是衡量系统性能的核心指标之一，常用的有CPU空闲率和平均负载等。然而，CPU使用率不仅要考虑平均负载，还需要关注上下文切换的频率。上下文切换指的是操作系统将一个任务切换到另一个任务的过程，这会导致CPU资源被浪费。

CPU使用率

什么是CPU使用率？

CPU使用率是衡量单位时间内CPU工作负载的百分比。它反映了系统中各个任务占用CPU的时间比例。通过监控CPU使用率，可以快速判断系统性能的状态。

CPU节拍率

Linux系统的CPU节拍率（HZ）决定了时间中断的频率。内核通过设置不同的HZ值（如100、250、1000），实现对时间的精确划分。Jiffies是用来记录开机以来的时间中断次数的计数器。

用户空间节拍率

为了方便用户空间程序访问，内核提供了USER_HZ（用户空间节拍率），其固定值为100（1/100秒）。这使得用户程序无需关心内核设置的具体HZ值。

系统CPU数据来源

Linux通过/proc虚拟文件系统向用户提供系统内部状态信息。/proc/stat文件提供了详细的CPU和任务统计数据。

读取CPU数据

cat /proc/stat | grep ^cpu

解读CPU数据

从左到右的11列数据分别表示：

CPU使用率计算

CPU使用率是指除空闲时间外占总CPU时间的百分比。

CPU使用率的时间窗口

通过/proc/stat获取的CPU数据反映的是开机以来的累计值，直接计算平均值通常没有参考价值。性能分析工具通常采取间隔一段时间（如3秒）的数据进行差值计算，得出该时间段内的平均CPU使用率。

性能工具的计算方法

性能工具采取间隔固定时间（如3秒）采集数据，计算这段时间内的CPU使用率变化率。这种方法能更准确地反映系统的短期性能波动。

总结

• 不要自己计算CPU使用率，直接使用性能工具获取数据。
• 性能工具显示的是间隔时间内的平均CPU使用率，需根据具体工具说明设置间隔时间。
• 关注短期波动是评估系统性能的重要手段。

通过上述方法，你可以更全面地了解和监控系统CPU性能，做好性能测试的准备工作。

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