Linux 面试最高频的 5 个基本问题

2021-07-19 18:00 PHP开源社区
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CPU利用率和CPU负载的区别是什么

提到CPU利用率,就必须理解时间片。什么是CPU时间片?我们现在所使用的Windows、Linux、Mac OS都是“多任务操作系统”,就是说他们可以“同时”运行多个程序,比如一边打开Chrome浏览器浏览网页还能一边听音乐。

但是,实际上一个CPU内核在同一时刻只能干一件事,那操作系统是如何实现“多任务”的呢?大概的方法是让多个进程轮流使用CPU一小段时间,由于这个“一小段时间”很短(在linux上为5ms-800ms之间),用户感觉不到,就好像是几个程序同时在运行了。上面提到的“一小段时间”就是我们所说的CPU时间片,CPU的现代分时多任务操作系统对CPU都是分时间片使用的。

CPU使用率,就是程序对CPU时间片的占用情况,即CPU使用率 = CPU时间片被程序使用的时间 / 总时间。比如A进程占用10ms,然后B进程占用30ms,然后空闲60ms,再又是A进程占10ms,B进程占30ms,空闲60ms,如果在一段时间内都是如此,那么这段时间内的CPU占用率为40%。CPU利用率显示的是程序在运行期间实时占用的CPU百分比。

大多数操作系统的CPU占用率分为用户态CPU使用率和系统态CPU使用率。用户态CPU使用率是指执行应用程序代码的时间占总CPU时间的百分比。相比而言,系统态CPU使用率是指应用执行操作系统调用的时间占总CPU时间的百分比。系统态的CPU使用率高意味着共享资源有竞争或者I/O设备之间有大量的交互。

而CPU负载显示的是一段时间内正在使用和等待使用CPU的平均任务数。

简单理解,一个是CPU的实时使用情况,一个是CPU的当前以及未来一段时间的使用情况。举例来说:如果我有一个程序它需要一直使用CPU的运算功能,那么此时CPU的使用率可能达到100%,但是CPU的工作负载则是趋近于“1”,因为CPU仅负责一个工作嘛!如果同时执行这样的程序两个呢?CPU的使用率还是100%,但是工作负载则变成2了。所以也就是说,CPU的工作负载越大,代表CPU必须要在不同的工作之间进行频繁的工作切换。无论CPU的利用率是高是低,跟后面有多少任务在排队(CPU负载)没有必然关系。

如果单核CPU的话,负载达到1就代表CPU已经达到满负荷的状态了,超过1,后面的进行就需要排队等待处理了。如果是是多核多CPU,假设现在服务器是2个CPU,每个CPU有2个核,那么总负载不超过4都没什么问题。

可以通过uptime、w命令查看CPU平均负载,使用top命令还能看到CPU负载总体使用率以及各个进程占用CPU的比例。

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查看物理CPU个数

cat /proc/cpuinfo| grep “physical id”| sort | uniq| wc -l

查看每个物理CPU中core的个数(即核数)

cat /proc/cpuinfo| grep “cpu cores” | uniq

查看逻辑CPU的个数

cat /proc/cpuinfo| grep “processor”| wc -l

如果CPU负载很高,利用率却很低该怎么办

CPU负载很高,利用率却很低,说明处于等待状态的任务很多,负载越高,代表可能很多僵死的进程。通常这种情况是IO密集型的任务,大量任务在请求相同的IO,导致任务队列堆积。

生产环境造成CPU利用率低负载高的具体场景常见的有如下几种。

场景一:磁盘读写请求过多就会导致大量I/O等待

进程在cpu上面运行需要访问磁盘文件,这个时候cpu会向内核发起调用文件的请求,让内核去磁盘取文件,这个时候cpu会切换到其他进程或者空闲,这个任务就会转换为不可中断睡眠状态。当这种读写请求过多就会导致不可中断睡眠状态的进程过多,从而导致负载高,cpu低的情况。

场景二:MySQL中存在没有索引的语句或存在死锁等情况

我们都知道MySQL的数据是存储在硬盘中,如果需要进行sql查询,需要先把数据从磁盘加载到内存中。当在数据特别大的时候,如果执行的sql语句没有索引,就会造成扫描表的行数过大导致I/O阻塞,或者是语句中存在死锁,也会造成I/O阻塞,从而导致不可中断睡眠进程过多,导致负载过大。

同样,可以先通过top命令观察,假设发现现在确实是高负载低使用率。

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然后,再通过命令ps -aux查看是否存在状态为D的进程,这个状态指的就是不可中断的睡眠状态的进程。处于这个状态的进程无法终止,也无法自行退出,只能通过恢复其依赖的资源或者重启系统来解决。以下图中没有D状态的进程。

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Linux上进程的五种状态

  • R (TASK_RUNNING):可执行状态,只有在该状态的进程才可能在CPU上运行。而同一时刻可能有多个进程处于可执行状态。

  • S (TASK_INTERRUPTIBLE):可中断的睡眠状态,处于这个状态的进程因为等待某某事件的发生(比如等待socket连接、等待信号量),而被挂起。

  • D (TASK_UNINTERRUPTIBLE):不可中断的睡眠状态,进程处于睡眠状态,但是此刻进程是不可中断的。TASK_UNINTERRUPTIBLE状态存在的意义就在于,内核的某些处理流程是不能被打断的。

  • T (TASK_STOPPED or TASK_TRACED):暂停状态或跟踪状态。

  • Z (TASK_DEAD - EXIT_ZOMBIE):退出状态,进程成为僵尸进程。进程已终止,但进程描述还在,直到父进程调用wait4()系统调用后释放。

如果CPU负载很低,利用率却很高该怎么办

这表示CPU的任务并不多,但是任务执行的时间很长,大概率就是你写的代码本身有问题,通常是计算密集型任务,生成了大量耗时短的计算任务。

怎么排查?直接top命令找到CPU使用率最高的进程,定位到去看看就行了。如果代码没有问题,那么过段时间CPU使用率就会下降的。往期面试题汇总:250期面试资料

CPU利用率达到100%怎么排查问题

1、通过top找到CPU占用率高的进程

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2、通过top -Hp pid命令查看CPU占比靠前的线程ID

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3、再把线程ID转化为16进制,printf “0x%x\n” 74317,得到0x1224d

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4、通过命令jstack 72700 | grep ‘0x1224d’ -C5 --color找到有问题的代码

说几个常见的Linux命令

常用的文件/目录命令

  • ls:用户查看目录下的文件

  • ls -a可以用来查看隐藏文件

  • ls -l可以用于查看文件的详细信息,包括权限、大小、所有者等信息。

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touch:用于创建文件。如果文件不存在,则创建一个新的文件,如果文件已存在,则会修改文件的时间戳。

cat:cat是英文concatenate的缩写,用于查看文件内容。使用cat查看文件的话,不管文件的内容有多少,都会一次性显示,所以他不适合查看太大的文件。

more:more和cat有点区别,more用于分屏显示文件内容。可以用空格键向下翻页,b键向上翻页

less:和more类似,less用于分行显示

tail:可能是平时用的最多的命令了,查看日志文件基本靠它。tail -fn 100 xx.log查看最后的100行内容

常用的权限命令

chmod:修改权限命令。一般用+号添加权限,-号删除权限,x代表执行权限,r代表读取权限,w代表写入权限,常见写法比如chmod +x 文件名添加执行权限。

还有另外一种写法,使用数字来授权,因为r=4,w=2,x=1,平时执行命令chmod 777 文件名这就是最高权限了。

第一个数字7=4+2+1代表着所有者的权限,第二个数字7代表所属组的权限,第三个数字代表其他人的权限。常见的权限数字还有644,所有者有读写权限,其他人只有只读权限,755代表其他人有只读和执行权限。

chown:用于修改文件和目录的所有者和所属组。一般用法chown user 文件名用于修改文件所有者,chown user:user 文件名修改文件所有者和组,冒号前面是所有者,后面是组。

常用的压缩命令

zip:压缩zip文件命令,比如zip test.zip 文件名可以把文件压缩成zip文件,如果压缩目录的话则需添加 -r 选项。

unzip:与zip对应,解压zip文件命令。unzip xxx.zip直接解压,还可以通过 -d 选项指定解压目录。

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gzip:用于压缩带.gz后缀的文件,gzip命令不能打包目录。需要注意的是直接使用gzip 文件名这个命令会导致源文件会消失,如果要保留源文件,可以使用gzip -c 文件名 > xx.gz,解压缩直接使用gzip -d xx.gz

tar:tar命令可以为linux的文件和目录创建档案。利用tar,可以为某一特定文件创建档案(备份文件),也可以在档案中改变文件,或者向档案中加入新的文件。tar常用几个选项,-x 解打包,-c 打包,-f 指定压缩包文件名,-v 显示打包文件过程,一般常用tar -cvf xx.tar 文件名来打包,解压则使用tar -xvf xx.tar

首先要弄清两个概念:打包和压缩。打包是指将一大堆文件或目录变成一个总的文件;压缩则是将一个大的文件通过一些压缩算法变成一个小文件。为什么要区分这两个概念呢?这源于Linux中很多压缩程序只能针对一个文件进行压缩,这样当你想要压缩一大堆文件时,你得先将这一大堆文件先打成一个包(tar命令),然后再用压缩程序进行压缩(gzip等命令)。

Linux的打包和压缩是分开的操作,如果要打包并且压缩的话,按照前面的做法必须先用tar打包,然后再用gzip压缩。当然,还有更好的做法就是-z命令,打包并且压缩。

使用命令tar -zcvf xx.tar.gz 文件名来打包压缩,使用命令tar -zxvf xx.tar.gz来解压缩。

来源:https://blog.csdn.net/fuzhongmin05/article/details/114088146

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