cpu&io密集型

0. 通常我们说一个程序是cpu密集型就是cpu用的多，io密集型就是io用的多，这种说法对吗？
   答案是：不能算错，但也不全对。其实应该从程序的瓶颈来看待这个问题，若系统瓶颈在cpu，那就是cpu密集型；反之，若在io，则是io密集型。
   了解程序是哪种类型，对系统优化有着关键的指导作用。

1. 比如我们平时使用的IM软件、网上商城应用都属于io密集型，因为它们主要做的事情是【高频的小数据传输与读写】，一个是网络io，一个是磁盘io。
   图像处理、加解密、序列化反序列化等则需要消耗大量的cpu计算资源。

2. cpu使用率怎么测量？

top - 01:18:23 up 26 days,  1:46,  1 user,  load average: 0.02, 0.06, 0.09  # 最近1分钟，5分钟，15分钟的系统平均负载
Tasks:  83 total,   1 running,  82 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.7 us,  1.0 sy,  0.0 ni, 98.0 id,  0.3 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st  # cpu使用率：
KiB Mem :  2046840 total,    96916 free,   871284 used,  1078640 buff/cache
KiB Swap:        0 total,        0 free,        0 used.  1002840 avail Mem

[root@VM-10-10-centos ~]# cat /proc/stat
cpu  2386298 133 1512433 220167322 135603 0 17069 0 0 0
cpu0 2386298 133 1512433 220167322 135603 0 17069 0 0 0  # 每个cpu都有8个数字，表示从开机到当前的累计时间，（单位是jiffiles，时钟中断次数）
intr 1135957538 223 10 0 0 1242 0 3 0 0 0 0 0 15 0 2204533 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4423071 0 12185348 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ctxt 2719534071
btime 1654615901
processes 5160015
procs_running 2
procs_blocked 0
softirq 268481450 1 149508501 2 23186582 5524440 0 16 0 0 90261908

use：cpu在用户态的运行时间
system：cpu在内核态的运行时间
nice：?
idle：cpu空闲时间 #
iowait：cpu空闲，且在等待io的时间 #
irq：硬中断时间
softirp：软中断时间
steal：?

total1 = use + system + nice + (idle + iowait) + irq + softirq + steal
used1 = use + system + nice + irq + softirq + steal

过15秒，再采集一次
total2 = use + system + nice + (idle + iowait) + irq + softirq + steal
used2 = use + system + nice + irq + softirq + steal

在这15秒内，cpu的使用率 = (used2 - used1) / (total2 - total1)
注意：使用率的计算，与采样频率有关。

一般应用一天的cpu平均使用率在15%~30%之间，cpu使用率低不代表程序就是io密集型，因为io使用率也可能低。

3. cpu平均负载

1.load average：单位时间内，活跃进程的个数。
2.进程状态：
R：Running/Runnable（Ready）正在执行/准备执行（等待被调度）
S：Sleep 可中断（可被随时唤醒）的睡眠状态，如等待io、资源锁等
D：Disk Sleep 不可中断的睡眠状态，通常是在进行io，会短暂的进入该状态
Z：Zombie 僵尸进程，等待被父进程回收
3.活跃进程：正在占用或即将占用cpu的进程，处于R和D两种状态。
4.一个内核只能跑一个进程，所以当平均负载 > cpu核数时，说明cpu一定忙吗？如果绝大多数进程处于R状态，就可以这么认为，但如果还有大量的D状态，这个假设就不成立。
5.平均负载越高，cpu使用率就越高吗？

• cpu密集型：如排序、加/解密、音视频编/解码、序列化/反序列化、压缩/解压、新建/拷贝大对象。此时cpu使用率高，负载也越高，二者呈正相关。
• io密集型：db查询、kv查询、http/rpc接口调用。此时cpu平均负载可能很高，但使用率不一定高。
  6.cpu使用率很高，cpu一定是瓶颈。若cpu负载高，可能cpu是瓶颈，io也可能是瓶颈。需进一步确定，要看iowait是否高，就大概能确认是io还是cpu成了瓶颈。

cpu : io = 5 : 5 => 核数 * 2
cpu : io = 1 : 9 => 核数 * 10
cpu : io = 3 : 7 => 核数 * (10 / 3)
总体思想就是，io占比越大，就应该开更多的线程，避免cpu空闲，才能充分利用cpu的算力。