别再只会top了！CPU监控的18种姿势全解析

前言：为什么只会top远远不够？

作为一名有15年经验的老运维，我必须承认：只会用top命令看CPU，就像医生只会用体温计量病人一样基础。当系统出现性能问题时，你需要的是“CT扫描仪”，而不是“体温计”。

今天，我将带你解锁CPU监控的18种姿势，让你从“监控小白”升级为“诊断专家”。

一、基础监控：从top到htop的进化

1. 经典的top命令 - 你的“体温计”

top - 14:30:00 up 60 days,  3:15,  2 users,  load average: 1.25, 1.10, 1.05
Tasks: 356 total,   1 running, 355 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s): 25.3 us,  8.7 sy,  0.0 ni, 65.5 id,  0.3 wa,  0.0 hi,  0.2 si,  0.0 st

核心指标解读：

• us：用户空间CPU使用率 - 你的应用程序在忙什么
• sy：内核空间CPU使用率 - 操作系统在忙什么
• wa：IO等待时间 - CPU在等硬盘/网络的时间
• load average：1分钟、5分钟、15分钟平均负载

使用技巧：

top -c            # 显示完整命令行
top -p 1234       # 只监控特定PID
top -d 2          # 每2秒刷新一次
top -u www-data   # 只监控特定用户的进程

2. htop - top的现代化升级版

htop  # 需要先安装：yum install htop 或 apt install htop

为什么比top更强大：

• 彩色界面，直观展示CPU使用情况
• 支持鼠标操作，可以直接选择进程
• 树状视图，清晰展示父子进程关系
• 垂直和水平滚动，查看更多信息

二、进程级监控：找到真正的“罪魁祸首”

3. pidstat - 按进程统计CPU

pidstat 1 5  # 每1秒统计一次，共5次
# 输出：%usr %system %guest %CPU CPU

4. ps auxf - 进程树状展示

ps auxf --forest  # 树状显示进程关系

5. pstree - 可视化进程树

pstree -p  # 显示进程树，包含PID

三、核心级监控：深入CPU内部

6. mpstat - 多核CPU详细统计

mpstat -P ALL 1  # 查看每个CPU核心的使用率
# 关键字段：
# %usr   %nice   %sys   %iowait   %irq   %soft   %steal   %guest   %idle

7. lscpu - CPU架构信息

lscpu  # 查看CPU的完整信息
# 包括：架构、核心数、线程数、缓存大小、NUMA信息等

四、高级统计：了解CPU的“工作状态”

8. vmstat - 虚拟内存和CPU统计

vmstat 1  # 每1秒刷新
# procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
#  r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st

关键指标：

• r：运行队列长度 - CPU有多忙
• in：每秒中断数
• cs：每秒上下文切换次数

9. sar - 系统活动报告器

# 安装：yum install sysstat 或 apt install sysstat
sar -u 1 3  # CPU使用率，每1秒，共3次
sar -q 1 3  # 运行队列长度和负载平均值

五、性能计数器：CPU硬件的“仪表盘”

10. perf stat - 硬件事件统计

perf stat -e cycles,instructions,cache-misses,branch-misses ls

11. turbostat - 监控CPU频率和C状态

turbostat  # 需要root权限
# 显示：CPU频率、温度、功耗、C状态停留时间

六、可视化工具：让数据“说话”

12. glances - 全能监控仪表盘

glances  # 安装：pip install glances

特点： 支持Web界面、API接口、颜色编码警告

13. atop - 高级交互式监控

atop  # 记录历史数据，支持回放分析

七、容器环境监控

14. cAdvisor - 容器资源监控

# Docker容器内部监控
docker run --volume=/:/rootfs:ro --volume=/var/run:/var/run:ro \
  --volume=/sys:/sys:ro --volume=/var/lib/docker/:/var/lib/docker:ro \
  --publish=8080:8080 --detach=true --name=cadvisor google/cadvisor:latest

15. docker stats

docker stats --format "table {{.Name}}\t{{.CPUPerc}}\t{{.MemUsage}}"

八、内核级诊断工具

16. perf top - 实时性能分析

perf top  # 类似top，但显示的是函数级CPU使用

17. bpftrace - eBPF动态追踪

# 追踪CPU调度事件
bpftrace -e 'tracepoint:sched:sched_switch { printf("%s -> %s\n", args->prev_comm, args->next_comm); }'

18. trace-cmd - Ftrace前端工具

trace-cmd record -e sched_switch  # 记录调度事件
trace-cmd report  # 查看报告

实战场景：如何选择合适的工具？

场景1：CPU使用率突然飙升

# 第一步：快速定位（5秒内）
htop

# 第二步：深入分析（30秒内）
pidstat -u 1 10

# 第三步：内核级诊断（如果需要）
perf top -p <PID>

场景2：系统响应变慢，但CPU使用率不高

# 检查IO等待和上下文切换
vmstat 1
# 如果%wa高 -> 存储瓶颈
# 如果cs值非常高 -> 上下文切换过多

场景3：多核CPU负载不均衡

# 查看每个核心的使用情况
mpstat -P ALL 1
# 如果某些核心100%，某些0% -> 应用需要绑核优化

工具箱配置建议

我的日常监控脚本

#!/bin/bash
# monitor_cpu.sh
echo "====== $(date) ======"
echo "1. 整体负载:"
uptime
echo -e "\n2. 核心使用率:"
mpstat -P ALL 1 1 | tail -n +4
echo -e "\n3. 进程TOP 10:"
ps aux --sort=-%cpu | head -11
echo -e "\n4. 运行队列:"
vmstat 1 2 | tail -n 1

添加到crontab

# 每10分钟记录一次
*/10 * * * * /root/monitor_cpu.sh >> /var/log/cpu_monitor.log

今日学习总结

关键知识点

1. 理解CPU监控的三个层次：

• 系统级：top, htop, glances
• 进程级：pidstat, ps
• 硬件级：perf, turbostat

• %user/%system：CPU在干什么
• load average：系统有多忙
• 运行队列长度：等待CPU的进程数
• 上下文切换：切换开销

快速概览：htop
历史分析：sar
深度诊断：perf
容器环境：cAdvisor
实时追踪：bpftrace