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:Linux系統的ECS執行個體CPU使用率或CPU負載較高問題的排查及解決方案

更新時間:Jul 04, 2024

本文主要介紹當Linux系統ECS執行個體CPU使用率或CPU負載較高時,如何排查分析及常見案例說明。

操作環境

在您使用ECS執行個體過程中,可能會遇到執行個體CPU使用率或CPU負載持續較高的情況,您可以按照以下步驟排查定位具體問題。

  1. 找到影響CPU使用率或CPU負載過高的具體進程。

  2. 排查影響CPU使用率或CPU負載過高的進程是否正常,並分類進行處理。

CPU負載的查詢分析

在Linux系統中,查看進程的常用命令如下所示。本文主要介紹vmstat和top常用命令的使用。

  • vmstat

  • top

  • ps -aux

  • ps -ef

vmstat命令的使用

vmstat(VirtualMemoryStatistics,虛擬記憶體統計),通過vmstat命令,從系統維度查看作業系統的虛擬記憶體、進程、CPU等的整體情況。

vmstat命令

常用vmstat命令如下所示。

vmstat [-n] [delay [count]] 
說明
  • [-n]:只在開始時顯示一次各欄位名稱。

  • [delay]:重新整理時間間隔。如果不指定,只顯示一條結果。

  • [count]:重新整理次數。如果不指定重新整理次數,但指定了重新整理時間間隔,這時重新整理次數為無窮。

使用樣本

執行如下命令,使用vmstat每1秒統計一次各進程的CPU使用方式,連續統計4次。

vmstat -n 1 4

返回樣本類似如下。

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 1  0      0 2684984 310452 2364304    0    0     5    17   19   35  4  2 94  0  0
 0  0      0 2687504 310452 2362268    0    0     0   252 1942 4326  5  2 93  0  0
 0  0      0 2687356 310460 2362252    0    0     0    68 1891 4449  3  2 95  0  0
 0  0      0 2687252 310460 2362256    0    0     0     0 1906 4616  4  1 95  0  0

顯示結果主要欄位說明

  • r:表示系統中CPU等待處理的線程。一個CPU每次只能處理一個線程,所以該數值越大,通常表示系統運行越慢。

  • us:使用者模式消耗的CPU時間百分比。該值較高時,說明使用者進程消耗的CPU時間比較多。如果該值長期超過50%,則需要對程式演算法或代碼等進行最佳化。

  • sy:核心模式消耗的CPU時間百分比。

  • wa:I/O等待消耗的CPU時間百分比。該值較高時,說明IO等待比較嚴重,這可能是磁碟大量作隨機訪問造成的,也可能是磁碟效能出現了瓶頸。

  • id:處於空閑狀態的CPU時間百分比。如果該值持續為0,同時sy是us的兩倍,則通常說明系統面臨CPU資源短缺。

top命令的使用

top命令是Linux系統中常用的效能分析工具,可以即時顯示系統中各進程的資源佔用情況。

top命令

top [-n] [-d] 
    說明

    [-n]:重新整理次數。如果不指定重新整理次數,但指定了重新整理時間間隔,這時重新整理次數為無窮。

    [-d] :重新整理時間間隔。

使用樣本

  1. 遠端連線Linux系統的ECS執行個體。

    具體操作,請參見串連方式概述

  2. 執行如下命令,查看系統中各進程的資源佔用情況。

    如下命令表示:每2秒統計一次各進程相關資訊,統計5次後停止。

    top -n 5 -d 2

    系統顯示類似如下。

    top - 17:27:13 up 27 days,  3:13,  1 user,  load average: 0.02, 0.03, 0.05
    Tasks:  94 total,   1 running,  93 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
    %Cpu(s):  0.3 us,  0.1 sy,  0.0 ni, 99.5 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.1 st
    KiB Mem:   1016656 total,   946628 used,    70028 free,   169536 buffers
    KiB Swap:        0 total,        0 used,        0 free.   448644 cached Mem
    PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S %CPU %MEM     TIME+ COMMAND
    1 root        20   0   41412   3824   2308 S  0.0  0.4   0:19.01 systemd
    2 root        20   0       0      0      0 S  0.0  0.0   0:00.04 kthreadd

    顯示結果主要欄位說明

    針對CPU使用率和CPU負載問題,您只需關注回顯的第一行和第三行資訊,詳細說明如下。

    • 第一行:顯示的內容17:27:13 up 27 days, 3:13, 1 user, load average: 0.02, 0.03, 0.05,依次為系統目前時間、系統到目前為止已啟動並執行時間、當前登入系統的使用者數量、系統負載。

    • 第三行:顯示當前CPU資源的總體使用方式,下方會顯示各個進程的資源佔用情況。

  3. 在top命令執行過程中,可以使用一些互動命令。

    • 通過P鍵,可以對CPU使用率進行倒序排列,方便定位系統中佔用CPU較高的進程。

    • 通過M鍵,您可以對系統記憶體使用量情況進行排序。如果有多核CPU,數字鍵1可以顯示每核CPU的負載狀況。

  4. 執行ll /proc/PID/exe命令,可以查看每個進程ID對應的程式檔案。

  5. 終止CPU消耗較大的進程。

    1. 先寫入小寫字母k

    2. 輸入想要終止的進程PID,按Enter鍵。

      預設為輸出結果的第一個PID,如下圖所示,假如想要終止PID為23的進程,輸入23後按Enter鍵。

    3. 操作成功後,介面會出現類似Send pid 23 signal [15/sigterm]的提示資訊,按Enter鍵確認即可。

常見CPU資源過高案例分析

案例一:CPU使用率較低但負載較高

問題現象

當前Linux系統沒有業務程式運行。通過top命令觀察,發現CPU使用率不高,但是CPU負載(load average)卻非常高,如下圖所示。

問題原因

該問題可能是因為殭屍(zombie)進程過多導致。

load average是對CPU負載進行評估的,其值越高說明其任務隊列越長,處於等待執行的任務越多。

解決方案

您可以通過ps -axjf命令查看是否存在D+狀態進程,該狀態是指不可中斷的睡眠狀態。

處於該狀態的進程無法終止,也無法自行退出,只能通過恢複其依賴的資源或者重啟系統來解決。

案例二:kswapd0進程佔用CPU較高

問題現象

ECS執行個體運行卡頓,使用top命令查看,kswapd0進程佔用了99% CPU。

問題原因

出現該問題可能是系統此時在持續進行換頁操作,導致佔用大量CPU資源。

kswapd0是虛擬記憶體管理中負責換頁的進程,當ECS執行個體實體記憶體不足時,kswapd0會執行換頁操作,換頁操作會消耗大量的CPU資源。

解決方案

您可以通過修改vm.swappiness核心參數來控制交換空間的大小,來解決kswapd0進程佔用CPU較高的問題。

  1. 登入Linux執行個體。

    具體操作,請參見串連方式概述

  2. 查看swappiness參數。

    cat /proc/sys/vm/swappiness

    系統顯示類似如下,表示當實體記憶體低於60%(100-40)時使用swap空間。

    說明

    swappiness參數越低,表示Linux系統盡量少用swap分區,多用實體記憶體;swappiness參數值越高,表示使核心更多地去使用swap空間。

    查看swap

  3. 根據業務需要,修改swappiness參數。

    1. 開啟核心參數設定檔sysctl.conf。

      vi /etc/sysctl.conf
    2. 根據業務需要,修改swappiness參數值。

      如在sysctl.conf檔案中,修改vm.swappiness = 10

    3. Esc鍵,輸入:wq儲存修改。

    4. 重新載入sysctl設定檔,使配置生效。

      sysctl -p

      若該問題還未解決,建議您升配執行個體規格。具體操作,請參見訂用帳戶執行個體升配規格隨用隨付執行個體變更配置規格

案例三:CPU使用率過高100%問題排查

問題現象

使用ECS執行個體的過程中,如果遇到CPU使用率高達100%等異常情況,且無法通過top、htop等命令查詢到消耗CPU資源的具體進程。

問題原因

該問題可能是病毒導致。

解決方案

  1. 查看CloudMonitor監控資料。

    1. 登入CloudMonitor管理主控台

    2. 在左側導覽列,單擊主機監控

    3. 找到異常主機,單擊操作列的監控圖表

    4. 作業系統監控頁簽下,查看該主機的CPU使用率並記錄具體時間點。

  2. 查看Linux執行個體的命令修改記錄。

    1. 登入Linux執行個體。

      具體操作,請參見串連方式概述

    2. 執行如下命令,查看當前Linux系統命令最近是否被修改過。

      stat /usr/bin/top

      系統顯示類似如下,系統命令有被修改。查看更改時間是否和CloudMonitor中CPU使用率出現100%的時間點吻合。

      CommandChanges

  3. 分別執行如下命令,查看pstop命令是否被修改過。

    rpm -Vf /bin/ps
    rpm -Vf /usr/bin/top
    • 正常情況下,系統無返回修改資訊。

    • 系統異常情況下,顯示類似如下,表示pstop命令被修改過。

      CommandQuery

  4. 執行如下命令,查看當前執行個體是否串連到異常網域名稱。

    iftop -i [$Device] -n -P
    說明

    [$Device]請替換為當前系統使用的網卡,如eth0。

    系統顯示類似如下,若您沒有串連過crypto-pool.fr,則crypto-pool.fr是異常網域名稱。

  5. 綜合以上表現,top、ps命令被修改,並且串連到異常網域名稱,判斷您的ECS執行個體已被破壞入侵,可以參考以下方案。

    1. 備份ECS執行個體資料,具體操作,請參見建立一個雲端硬碟快照

    2. 重新初始化系統硬碟,然後使用Security Center對ECS執行個體進行安全強化。更多資訊,請參見重新初始化系統硬碟什麼是Security Center