監控 Linux 中的上下文切換

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上下文切換是現代作業系統的基本方面，它使作業系統能夠有效地管理可用的資源。上下文切換是在多工環境中從一個程序切換到另一個程序的過程。作業系統透過儲存當前程序的狀態並載入下一個程序的狀態來執行此操作。監控 Linux 中的上下文切換對於希望最佳化系統性能的系統管理員、開發人員和使用者來說是一項至關重要的任務。在本文中，我們將探討如何在 Linux 中監控上下文切換以及為什麼要這樣做。

瞭解 Linux 中的上下文切換

上下文切換是現代作業系統的基本方面，它使作業系統能夠有效地管理可用的資源。在多工環境中，作業系統在多個程序之間切換，以提供多個任務同時執行的錯覺。上下文切換涉及儲存當前程序的狀態並恢復下一個程序的狀態。此過程通常由核心處理，核心負責管理系統資源。

上下文切換在多工環境中頻繁發生，它會對系統性能產生重大影響。發生的上下文切換越多，核心花費在管理它們上的時間就越多，而花費在其他任務上的時間就越少。這可能導致系統性能下降和系統延遲增加。

監控 Linux 中的上下文切換

監控 Linux 中的上下文切換對於希望最佳化系統性能的系統管理員、開發人員和使用者來說是一項至關重要的任務。Linux 中有幾個可用於監控上下文切換的工具。最常用的工具包括：

• top

• vmstat

• perf

• sar

• top

Top

Top 是一種流行的實用程式，用於即時監控系統資源。它可以用來監控系統上發生的上下文切換次數。要使用 top 監控上下文切換，請鍵入以下命令：

top -d 1 -b | grep -i context

此命令將顯示每秒發生的上下文切換次數。輸出將如下所示：

Cswch/s: 0.00  0.00  0.00  0.00

第一列表示系統上每秒發生的上下文切換次數。

vmstat

Vmstat 是另一個可用於監控系統資源的實用程式。它提供了有關係統效能的各種統計資訊，包括系統上發生的上下文切換次數。要使用 vmstat 監控上下文切換，請鍵入以下命令：

vmstat 1

此命令將顯示有關係統效能的各種統計資訊，包括每秒發生的上下文切換次數。輸出將如下所示：

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

輸出中的第二行顯示在上一個秒內發生的上下文切換次數。輸出中的 cs 列表示上下文切換次數。

perf

Perf 是一個功能強大的工具，可用於監控系統性能。它可以用來監控 Linux 中的上下文切換。要使用 perf 監控上下文切換，請鍵入以下命令：

perf stat -e cs sleep 1

此命令將顯示在 sleep 命令期間發生的上下文切換次數。輸出將如下所示：

Performance counter stats for 'sleep 1':

           7,191      cs

輸出顯示在 sleep 1 命令期間發生的上下文切換次數。

sar

Sar 是另一個可用於監控系統性能的實用程式。它提供了有關係統效能的各種統計資訊，包括系統上發生的上下文切換次數。要使用 sar 監控上下文切換，請鍵入以下命令：

sar -w 1

此命令將顯示有關係統效能的各種統計資訊，包括每秒發生的上下文切換次數。輸出將如下所示：

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

輸出中的 ctxt/s 列表示每秒的上下文切換次數。

為什麼要監控上下文切換？

監控上下文切換對於希望最佳化系統性能的系統管理員、開發人員和使用者來說是一項至關重要的任務。透過監控上下文切換，您可以識別潛在的效能問題並採取措施解決這些問題。以下是監控上下文切換的一些好處：

• 識別效能問題 - 透過監控上下文切換，您可以識別系統上的潛在效能問題。如果您發現系統上發生的上下文切換過多，則可能表示存在需要解決的瓶頸或其他效能問題。

• 提高系統性能 - 透過識別效能問題，您可以採取措施來提高系統性能。例如，您可能能夠最佳化系統配置、調整資源分配或識別並修復導致效能問題的軟體錯誤。

• 提高系統穩定性 - 大量的上下文切換有時會導致系統不穩定。透過監控上下文切換，您可以在這些問題演變成重大問題之前識別潛在的穩定性問題。

結論

上下文切換是現代作業系統的基本方面，監控上下文切換對於希望最佳化系統性能的系統管理員、開發人員和使用者來說是一項至關重要的任務。在本文中，我們探討了如何使用各種工具和命令（包括 top、vmstat、perf 和 sar）在 Linux 中監控上下文切換。透過監控上下文切換，您可以識別潛在的效能問題、提高系統性能並提高系統穩定性。