top与vmstat带你看懂CPU的“七十二变”-CFANZ编程社区

《Linux性能探案录：SRE的命令行“X光”技术》

系列第一篇：`top`与`vmstat`带你看懂CPU的“七十二变”

“案发现场”：

深夜，你被告警电话唤醒。业务方报告说，核心应用响应极其缓慢，几乎处于不可用状态。你睡眼惺忪地登录服务器，熟练地敲下你运维生涯中学会的第一个命令：top。

屏幕上跳动的数据却让你陷入了沉思：%Cpu(s) 那一栏显示，%us（用户空间）和 %sy（内核空间）加起来还不到30%，而%id（空闲）高达70%以上。

你感到无比困惑：“CPU明明如此‘空闲’，服务器为什么会慢得像拖拉机？”

这个场景，是所有运维工程师和SRE的“必经之劫”。它揭示了一个残酷的真相：只看CPU的总体使用率，就像只根据一个人的体温来判断他是否健康一样，是远远不够的。 CPU的“健康状况”，隐藏在那些常常被我们忽略的状态细节里。

一、CPU的“七十二变”：解密`top`里的状态码

要成为一名合格的性能侦探，我们必须先学会精准地解读top（或更友好的htop）命令中，关于CPU状态的那一行。

输入：

top

输出（关注 %Cpu(s) 这一行）：

top - 01:30:00 up 10 days,  4:15,  1 user,  load average: 1.15, 1.30, 1.35
Tasks: 190 total,   1 running, 189 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s): 15.5 us,  5.2 sy,  0.0 ni, 78.5 id,  0.5 wa,  0.0 hi,  0.3 si,  0.0 st

结果分析与注释（像读心电图一样读懂它）：

us (user space): 用户态CPU时间百分比

含义： CPU正在执行你的应用程序代码（如Nginx、MySQL、Java程序）所花费的时间。
比喻： 公司的研发员工，正在专心写代码、做产品。
解读： 这个值高，说明是你的应用程序本身消耗了大量CPU，需要去优化代码逻辑。

sy (system space/kernel space): 内核态CPU时间百分比

含义： CPU正在执行操作系统内核代码所花费的时间，通常是响应应用程序的“系统调用(syscall)”，比如读写文件、收发网络包。
比喻： 公司的行政和后勤部门，正在为研发员工提供支持服务（如收发快递、预定会议室）。
解读： 这个值持续过高，说明应用程序可能在进行大量的I/O操作或频繁的系统调用，需要检查程序与系统的交互方式。

id (idle): 空闲CPU时间百分比

含义： CPU完全处于空闲状态的时间。
比喻： 员工正在休息，无事可做。
解读： 我们开篇案例中，这个值很高，迷惑了我们。但请记住：id高，不代表系统没有瓶颈！

wa (wait I/O): 等待I/O的CPU时间百分比

含义： CPU处于空闲状态，但它不是没事干，而是在等待磁盘或网络I/O操作完成。
比喻： 研发员工想写代码，但他需要的“设计文档”（数据）还在从遥远的仓库（磁盘）运来的路上，他只能坐在工位上“发呆式”等待。
解读： 这是性能分析中最重要的指标之一！ 如果id很低，但wa很高，说明CPU本身没问题，瓶颈在硬盘或网络上。解决了开篇的那个谜题！

si (softirq): 处理软中断的CPU时间百分比

含义： CPU正在处理“软中断”请求。最常见的软中断就是网络数据包的收发。
比喻： 公司的前台，正在不断地接听电话、签收快递。
解读： 在高网络吞吐量的服务器上（如负载均衡、Web服务器），这个值较高是正常的。但如果异常飙高，可能意味着网络流量过大或存在驱动问题。

二、诊断升级：用`vmstat`看清系统动态

top提供的是一个“快照”，而vmstat则像一台“摄像机”，能让我们看到系统各项指标的实时变化。

输入：

# '1' 表示每秒刷新一次
vmstat 1

输出：

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 1  0      0 129480  24536 892340    0    0     4    40  150  200 15  5 79  1  0
 2  0      0 129400  24536 892360    0    0     0   112 1800 3500 20 10 65  5  0
 0  1      0 129320  24544 892380    0    0   2048    60 2500 5000 10 15 50 25  0
 0  1      0 129240  24544 892400    0    0   4096    80 3000 8000  5 10 30 55  0

结果分析与注释（我们重点关注两列）：

system -\> cs (context switch): 上下文切换次数

含义： 操作系统每秒钟在不同进程之间切换执行权的次数。
比喻： 一个员工手头有好几个项目，他不停地在项目A、项目B、项目C之间切换思路。
解读： 频繁的上下文切换本身会消耗大量CPU时间。如果这个值持续非常高（成千上万甚至更高），而us和sy都不算高，说明CPU的时间可能都浪费在“切换”上了，而不是在“干活”。这通常意味着系统中有大量活跃的线程或进程。

cpu -\> wa (wait I/O): 等待I/O的CPU时间百分比

含义： 与top中的wa完全相同，但vmstat的实时滚动输出让我们能更直观地看到它的变化趋势。
实操： 当你在服务器上执行一个大文件拷贝命令时，同时打开另一个终端运行vmstat 1，你会清晰地看到wa这一列的数值瞬间飙升，而id急剧下降。这个简单的实验，能让你对I/O等待有最直观的体感。