监控 Linux 中的上下文切换

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上下文切换是现代操作系统的基本方面，它使操作系统能够有效地管理可用的资源。上下文切换是在多任务环境中从一个进程切换到另一个进程的过程。操作系统通过保存当前进程的状态并加载下一个进程的状态来执行此操作。监控 Linux 中的上下文切换对于希望优化系统性能的系统管理员、开发人员和用户来说是一项至关重要的任务。在本文中，我们将探讨如何在 Linux 中监控上下文切换以及为什么要这样做。

了解 Linux 中的上下文切换

上下文切换是现代操作系统的基本方面，它使操作系统能够有效地管理可用的资源。在多任务环境中，操作系统在多个进程之间切换，以提供多个任务同时运行的错觉。上下文切换涉及保存当前进程的状态并恢复下一个进程的状态。此过程通常由内核处理，内核负责管理系统资源。

上下文切换在多任务环境中频繁发生，它会对系统性能产生重大影响。发生的上下文切换越多，内核花费在管理它们上的时间就越多，而花费在其他任务上的时间就越少。这可能导致系统性能下降和系统延迟增加。

监控 Linux 中的上下文切换

监控 Linux 中的上下文切换对于希望优化系统性能的系统管理员、开发人员和用户来说是一项至关重要的任务。Linux 中有几个可用于监控上下文切换的工具。最常用的工具包括：

• top

• vmstat

• perf

• sar

• top

Top

Top 是一种流行的实用程序，用于实时监控系统资源。它可以用来监控系统上发生的上下文切换次数。要使用 top 监控上下文切换，请键入以下命令：

top -d 1 -b | grep -i context

此命令将显示每秒发生的上下文切换次数。输出将如下所示：

Cswch/s: 0.00  0.00  0.00  0.00

第一列表示系统上每秒发生的上下文切换次数。

vmstat

Vmstat 是另一个可用于监控系统资源的实用程序。它提供了有关系统性能的各种统计信息，包括系统上发生的上下文切换次数。要使用 vmstat 监控上下文切换，请键入以下命令：

vmstat 1

此命令将显示有关系统性能的各种统计信息，包括每秒发生的上下文切换次数。输出将如下所示：

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 0  0      0 164364  28724 643836    0    0     0     2   10    0  0  0 100  0  0
 0  0      0 164364  28724 643836    0    0     0     0 1249  462  0  0 100  0  0
 0  0      0 164364  28724 643836    0    0     0     0 1263  474  0  0 100  0  0

输出中的第二行显示在上一个秒内发生的上下文切换次数。输出中的 cs 列表示上下文切换次数。

perf

Perf 是一个功能强大的工具，可用于监控系统性能。它可以用来监控 Linux 中的上下文切换。要使用 perf 监控上下文切换，请键入以下命令：

perf stat -e cs sleep 1

此命令将显示在 sleep 命令期间发生的上下文切换次数。输出将如下所示：

Performance counter stats for 'sleep 1':

           7,191      cs

输出显示在 sleep 1 命令期间发生的上下文切换次数。

sar

Sar 是另一个可用于监控系统性能的实用程序。它提供了有关系统性能的各种统计信息，包括系统上发生的上下文切换次数。要使用 sar 监控上下文切换，请键入以下命令：

sar -w 1

此命令将显示有关系统性能的各种统计信息，包括每秒发生的上下文切换次数。输出将如下所示：

Linux 5.4.0-42-generic (ubuntu) 	02/16/23 	_x86_64_	(4 CPU)

09:54:52 PM     ctxt/s
09:54:53 PM     19.00
09:54:54 PM     16.00
09:54:55 PM     16.00

输出中的 ctxt/s 列表示每秒的上下文切换次数。

为什么要监控上下文切换？

监控上下文切换对于希望优化系统性能的系统管理员、开发人员和用户来说是一项至关重要的任务。通过监控上下文切换，您可以识别潜在的性能问题并采取措施解决这些问题。以下是监控上下文切换的一些好处：

• 识别性能问题 - 通过监控上下文切换，您可以识别系统上的潜在性能问题。如果您发现系统上发生的上下文切换过多，则可能表示存在需要解决的瓶颈或其他性能问题。

• 提高系统性能 - 通过识别性能问题，您可以采取措施来提高系统性能。例如，您可能能够优化系统配置、调整资源分配或识别并修复导致性能问题的软件错误。

• 提高系统稳定性 - 大量的上下文切换有时会导致系统不稳定。通过监控上下文切换，您可以在这些问题演变成重大问题之前识别潜在的稳定性问题。

结论

上下文切换是现代操作系统的基本方面，监控上下文切换对于希望优化系统性能的系统管理员、开发人员和用户来说是一项至关重要的任务。在本文中，我们探讨了如何使用各种工具和命令（包括 top、vmstat、perf 和 sar）在 Linux 中监控上下文切换。通过监控上下文切换，您可以识别潜在的性能问题、提高系统性能并提高系统稳定性。