通过 sar 命令获取用户态内核态运行时间

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sar 命令介绍

sar - Collect, report, or save system activity information.
sar 命令用于获取 Linux 进程分别在用户态和内核态运行的时间比例，通过一定周期采集数据，可以看到每个 CPU 核心的工作负载，sar 命令可以用来分析性能。

如果系统不识别 sar 命令，则需要安装 sysstat 工具:

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sudo apt install sysstat

sar 命令使用

命令 sar -P ALL 1 用来查看当前系统下所有的 CPU 信息，用 Ctrl+C 暂停运行后就会自动输出已采集的数据平均值。其中，all 字段是 CPU 两个核的平均值，下面是 0 和 1 两个核的具体值。

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各字段含义：

  • % user 用户空间的 CPU 使用
  • % nice 改变过优先级的进程的 CPU 使用率
  • % system 内核空间的 CPU 使用率
  • % iowait CPU 等待 IO 的百分比
  • % steal 虚拟机的虚拟机 CPU 使用的 CPU
  • % idle 空闲的 CPU

%user 和 %nice 字段相加的值是用户态下的运行时间比例，%system 字段值是内核态的时间比例。

测试用户态执行时间

loop.c 死循环测试用例：

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int main(void)
{
  for(;;)
  ;
}

命令 sar -P ALL 1 1 第四个参数制定采集的次数，这里只采集一次。可以发现 CPU 占用率达 50%，则可以说明这个死循环测试用例几乎占满了用户态时间。由于测试环境是虚拟机，结果可能不同，感觉虚拟机 50% 应该就是本机 100% 的意思。如果在本机测试，CPU 占用率应该接近 100%。

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测试内核态执行时间

loop_ppid.c 测试用例如下，在死循环里一直执行系统调用来获取父进程 pid：

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#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int main(void) {
  for(;;)
    getppid();
}

可以看出，在采集信息的这一秒内，用户态和内核态时间比例大约 26:24，这里虚拟机显示的总和 50 应该就是宿主机 100 的意思。这个测试用例中，会涉及到 main 函数中的循环处理（属于用户态）和内核执行系统调用的过程（属于内核态）。

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