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Linux CPU 使用率异常升高的排查思路

舞夢輝影

舞夢輝影

发布时间:2026-01-29 20:41:33

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来源于php中文网

原创

CPU高需分层定位:先看top底部%Cpu(s)中us/sy/wa含义,再结合load average、线程TID转换、cgroup限制等排除误判;Java需用top -Hp+jstack+perf交叉验证;sy高时用perf/strace查系统调用;硬件层需排查温控、降频、RAID缓存等静默干扰。

linux cpu 使用率异常升高的排查思路

先看 top,但别只盯着 %CPU 数字

很多同学一发现 CPU 使用率 99%,立刻想 kill 进程,结果发现是 javanginx 正常扛压——关键得看它“忙什么”。top 界面底部的 %Cpu(s) 行才是第一线索:us 高说明应用代码在狂算(比如死循环、没缓存的重复计算);sy 高意味着内核在拼命干活(频繁系统调用、锁竞争、上下文切换);wa 高则大概率不是 CPU 真忙,而是进程卡在磁盘或网络 IO 上干等,CPU 白白空转。

容易踩的坑:

  • 忽略 load average:4 核机器 load > 8 才算严重排队,load = 5%us = 100% 很可能是单线程死循环,和并发无关;
  • top -H 里看到的 PID 当成进程 ID:它其实是线程 ID(TID),和 jstack 输出里的十六进制线程名不匹配,必须转换;
  • 在容器里直接 top 却没意识到 cgroup 限频或 CPU shares 被压低,导致“100%”只是相对配额而言。

定位 Java 进程里哪个线程在“烧 CPU”

找到高 CPU 的 java 进程后,下一步不是翻日志,而是抓线程快照。用 top -Hp 排序找出 TID 最高的那个,再用 printf "%x\n" 转成小写十六进制——这串值就是你在 jstack 输出里要搜的关键词。

实操注意点:

  • jstack 必须用和目标 JVM 相同用户执行,否则权限拒绝;
  • 如果 jstack 卡住,说明 JVM 正在 STW 或线程死锁,这时更该怀疑 GC 或同步问题,而非业务代码;
  • 搜到的线程堆里若反复出现 HashMap.getString.substring 或正则 Pattern.matcher,基本可锁定是算法复杂度爆炸(如 O(n²) 字符串匹配);
  • 线程状态是 RUNNABLE 但堆栈停在 Unsafe.parkObject.wait?那是假象——JVM 线程状态有时滞后,得结合 perf record -p 看真实采样热点

us 不高但 sy 持续超 25%,该查什么

%sy 异常升高,往往比应用层问题更难察觉。它背后通常是高频系统调用:比如每毫秒都 read() 一个配置文件、用 gettimeofday() 做时间戳、或者 epoll_wait() 轮询空连接。这类问题不会在 Java 堆栈里暴露,得换工具

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推荐组合拳:

  • perf top -p 实时看内核符号热点,如果大量命中 do_syscall_64entry_SYSCALL_64,确认是系统调用瓶颈;
  • strace -p -c -f 统计各系统调用耗时和次数,重点关注 readwritefutexepoll_wait
  • 检查是否启用了调试类库(如某些监控 agent 注入了过多 java.lang.instrument 回调),它们会在每次方法进出触发内核态切换;
  • 确认没有被 systemd 的 CPUAccounting 或 cgroup v1 的 cpu.rt_runtime_us 限制逼到频繁调度失败。

别跳过硬件和系统层的“静默干扰”

CPU 使用率虚高,有时根本不是软件的问题。比如 CPU 温度过高触发降频,系统会拼命拉满频率来维持性能,监控显示 100% 但实际吞吐暴跌;又或者 BIOS 关了 Intel SpeedStep,让 CPU 锁在最高频空转;再或者 RAID 卡电池老化导致 write-back 缓存禁用,所有写操作被迫同步落盘,间接拖垮整个调度队列。

快速排除项:

  • 运行 sensorscat /sys/class/thermal/thermal_zone*/temp 查温度是否 > 90℃;
  • lscpu | grep "MHz" 对比 CPU MHzMax MHz,若长期低于最大值,可能是 thermal throttling;
  • 执行 dmesg -T | grep -i "throttle\|mce\|hardware" 看有没有硬件报错;
  • 云服务器上务必查厂商控制台的“CPU 积分”或 “Burst Balance”,EC2 t 系列或阿里云共享型实例的“100%”可能只是积分耗尽后的强制限频。

真正棘手的 case 往往卡在“三层叠加”:Java 代码有个低效循环(us 高)→ 触发频繁 full GC(sy 高)→ GC 又因内存页碎片多触发大量 mmap 分配(再次 sy 高)→ 最终监控只显示一个模糊的 99%。这时候,单看任何一层工具都不够,得把 topjstat -gcperf record 的输出按时间对齐着看。

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