TOP命令详解

top命令经常用来监控linux的系统状况，是常用的性能分析工具，能够实时显示系统中各个进程的资源占用情况。

top的使用方式 top [-d number] | top [-bnp]

参数解释：

• -d：number代表秒数，表示top命令显示的页面更新一次的间隔。默认是5秒。
• -b：以批次的方式执行top。
• -n：与-b配合使用，表示需要进行几次top命令的输出结果。
• -p：指定特定的pid进程号进行观察。

在top命令显示的页面还可以输入以下按键执行相应的功能（注意大小写区分的）：

• ?：显示在top当中可以输入的命令
• P：以CPU的使用资源降序排序显示，默认
• M：以内存的使用资源降序排序显示
• N：以pid降序排序显示
• T：由进程使用的时间累计排序显示
• k：给某一个pid一个信号。可以用来杀死进程
• r：给某个pid重新定制一个nice值（即优先级）
• q：退出top（用ctrl+c也可以退出top）。
• 1：数字1，可以查看CPU核心的个数及详细信息

实例：

# top          	   //每隔5秒显式所有进程的资源占用情况
# top -d 2         //每隔2秒显式所有进程的资源占用情况
# top -c           //每隔5秒显式进程的资源占用情况，并显示进程的命令行参数(默认只有进程名)
# top -p 12345 -p 6789        //每隔5秒显示pid是12345和pid是6789的两个进程的资源占用情况
# top -d 2 -c -p 123456       //每隔2秒显示pid是12345的进程的资源使用情况，并显式该进程启动的命令行参数
# top -Hp 进程id   // 显示某个进程下所有线程的资源占用情况

一、top前5行统计信息

第1行是任务队列信息，其参数如下：

内容	含义
21:15:31	表示当前时间
up 180 days, 10:01	系统运行时间 格式为时：分，运行了180天10小时1分钟
1 users	当前登录用户数
load average: 0.00, 0.01, 0.05	系统平均负载，即任务队列的平均长度。 三个数值分别为 1分钟、5分钟、15分钟前到现在的平均值。

什么是系统平均负载？平均负载可以理解为当前系统的平均活跃进程数，包含了系统处于可运行状态和不可中断状态的平均进程数，就是平均活跃进程数。

那么知道了什么是系统平均负载，那么它为多少时代表我们的系统负载较高呢？比如，此时1分钟的平均负载为5.6，而我们的操作系统是4个CPU，那么就代表此时系统负载过高，意味着有160%的的超载进程竞争不到CPU；若负载为2.0，则意味着有50%的CPU空闲。1分钟的系统负荷只是暂时现象，问题不大。应该主要观察"15分钟系统负荷"，将它作为服务器正常运行的指标。

第2、3行为进程和CPU的信息 ：
当有多个CPU时，这些内容可能会超过两行，其参数如下：

内容	含义
108 total	进程总数
2 running	正在运行的进程数
106 sleeping	睡眠的进程数
0 stopped	停止的进程数
0 zombie	僵尸进程数

内容	含义
0.0 us	用户空间占用CPU百分比
0.0 sy	内核空间占用百分比
0.0 ni	用户进程内改变过优先级的进程占用CPU百分比
100.0 id	空闲CPU百分比
0.0 wa	等待输入输出的CPU时间百分比
0.0 hi	硬中断（Hardware IRQ）占用CPU的百分比
0.0 si	软中断（Software Interrupts）占用CPU的百分比
0.0 st	虚拟机占用百分比

第4、5行为内存信息，其参数如下 :

内容	含义
KiB Mem: 3880176 total	物理内存总量，单位：B
166316 free	空闲的物理内存总量，单位：B
772292 used	使用的物理内存总量，单位：B
2941568 buff/cache	用作内核缓存的内存总量，单位：B

内容	含义
KiB Swap: 0 total	交换区总量，单位：B
0 free	空闲的交换区总量，单位：B
0 used	使用的交换区总量，单位：B
2809396 avail Mem	代表可用于进程下一次分配的物理内存数量

二、进程信息：

内容	含义
PID	进程id
USER	进程所有者的用户名
PR	优先级
NI	nice值，负值表示高优先级，正值表示低优先级
VIRT	进程使用的虚拟内存总量，单位kb。VIRT=SWAP+RES
RES	进程使用的、未被换出的物理内存大小，单位kb。RES=CODE+DATA
SHR	共享内存大小，单位kb
S	进程状态。D=不可中断的睡眠状态 R=运行 S=睡眠 T=跟踪/停止 Z=僵尸进程
%CPU	上次更新到现在的CPU时间占用百分比
%MEM	进程使用的物理内存百分比
TIME+	进程使用的CPU时间总计，单位1/100秒
COMMAND	命令名/命令行
SWAP	进程使用的虚拟内存中，被换出的大小，单位kb
CODE	可执行代码占用的物理内存大小，单位kb
DATA	可执行代码以外的部分(数据段+栈)占用的物理内存大小，单位kb
RUSER	Real user name
UID	进程所有者的用户id
GROUP	进程所有者的组名
TTY	启动进程的终端名。不是从终端启动的进程则显示为 ?
P	最后使用的CPU，仅在多CPU环境下有意义
TIME	进程使用的CPU时间总计，单位秒
nFLT	页面错误次数
nDRT	最后一次写入到现在，被修改过的页面数。
WCHAN	若该进程在睡眠，则显示睡眠中的系统函数名
Flags	任务标志

三、进程的状态：

• R 是 Running 或 Runnable 的缩写，表示进程在 CPU 的就绪队列中，正在运行或者正在等待运行。
• D 是 Disk Sleep 的缩写，也就是不可中断状态睡眠（Uninterruptible Sleep），一般表示进程正在跟硬件交互，并且交互过程不允许被其他进程或中断打断。
• Z 是 Zombie 的缩写，它表示僵尸进程，也就是进程实际上已经结束了，但是父进程还没有回收它的资源（比如进程的描述符、PID 等）。
• S 是 Interruptible Sleep 的缩写，也就是可中断状态睡眠，表示进程因为等待某个事件而被系统挂起。当进程等待的事件发生时，它会被唤醒并进入 R 状态。
• I 是 Idle 的缩写，也就是空闲状态，用在不可中断睡眠的内核线程上。硬件交互导致的不可中断进程用 D 表示，但对某些内核线程来说，它们有可能实际上并没有任何负载，用 Idle 正是为了区分这种情况。D 状态的进程会导致平均负载升高， I 状态的进程却不会。

四、CPU使用率过高排查思路：

1.使用top命令，然后按P按照CPU使用率降序排序，找到占用CPU过高的进程id
2.使用`ps -mp [进程id] -o THREAD,tid,time | sort -rm`获取线程信息，并找到占用CPU高的线程
3.使用`echo 'obase=16;[线程id]' | bc`或`echo 'obase=16;[线程id]' | printf "%x\n" [线程id]`将线程ID转为16进制
4.使用`jstack 进程id | grep "线程id的16进制" -A 30`打印线程的堆栈信息
5.从堆栈信息中找到是程序中的那几行代码是一直处于running状态的，从而定位问题。
6.定位问题后，将进程kill掉

五、实践

1. 编写一个简单的springboot项目，其中编写一个死循环代码，将项目打成jar包上传服务器，并运行，然后调用接口触发死循环。

2. 使用top命令查看进程的CPU使用率
   
   发现有一个java项目的CPU使用率很高，接近100%，现在继续排查是什么原因导致的？

3. 现在知道是哪个进程但是不知道哪个线程导致的，执行如下命令：

   ps -mp 82 -o THREAD,tid,time | sort -rm

   查看线程信息：
   

4. 拿到线程id，将线程id转为16进制，执行如下命令：

   echo ‘obase=16;104’ | printf “%x\n” 104

   

5. 使用jstack打印java虚拟机的堆栈信息，执行如下命令：

   jstack 82 | grep “68” -A 30

   找到处于正在运行的程序：

6. 进入项目中查看，对应位置的代码：
   

7. 找到问题，改掉代码，并kill掉进程

   kill -9 82