Linux系统中CPU和Sys占用过高问题解决方案

问题诊断步骤

1. 识别高负载进程

top -c
# 或
htop
# 或
ps -eo pid,ppid,cmd,%mem,%cpu --sort=-%cpu | head

2. 分析系统调用

strace -p <PID> -c
# 或
perf top

3. 检查中断和上下文切换

vmstat 1 5
# 或
sar -w 1 5

常见原因及解决方案

1. 用户空间进程占用高

• 解决方案：
  • 优化应用程序代码
  • 限制进程CPU使用：cpulimit -l 50 -p <PID>
  • 使用cgroups限制资源

2. 系统调用(sys)占用高

• 可能原因：

  • 过多的上下文切换
  • 频繁的系统调用
  • 锁争用
  • 大量中断

• 解决方案：

  # 检查上下文切换
  pidstat -w 1 5
  
  # 检查系统调用
  perf stat -e 'syscalls:sys_enter_*' -a sleep 5
  
  # 减少不必要的系统调用
  # 调整内核参数
  echo "kernel.sched_min_granularity_ns = 10000000" >> /etc/sysctl.conf
  echo "kernel.sched_wakeup_granularity_ns = 15000000" >> /etc/sysctl.conf
  sysctl -p
  

3. 中断处理占用高

• 解决方案：

  # 查看中断分布
  cat /proc/interrupts
  
  # 对于多队列网卡，调整中断亲和性
  # 安装irqbalance或手动设置
  echo 1 > /proc/irq/<IRQ_NUM>/smp_affinity
  

4. 内核任务占用高

• 解决方案：
  • 升级内核版本
  • 检查内核模块是否有已知问题
  • 减少不必要的内核功能编译

高级分析工具

1. perf工具分析：

perf record -a -g sleep 10
perf report

2. ebpf/bcc工具：

# 安装bcc工具包后
/usr/share/bcc/tools/cpudist
/usr/share/bcc/tools/runqlat
/usr/share/bcc/tools/syscount

3. 火焰图生成：

perf script | stackcollapse-perf.pl | flamegraph.pl > flame.svg

预防措施

1. 系统监控：

   • 部署Prometheus + Grafana监控系统
   • 设置CPU使用率告警

2. 定期维护：

   • 保持系统和应用更新
   • 定期检查cron任务和后台服务

3. 性能调优：

   • 根据负载调整内核参数
   • 优化应用程序架构

4. 资源限制：

   • 使用cgroups或容器技术隔离关键应用
   • 为关键进程设置CPU亲和性

通过以上步骤和方法，您应该能够有效诊断和解决Linux系统中CPU和Sys占用过高的问题。