当你的 CPU 占用率达到 99% 或接近满载时，需要通过以下步骤进行分析，以找出根本原因并采取相应的措施。以下是详细的分析思路：

  1. 实时监控 CPU 占用
    首先，使用系统自带的监控工具，实时查看哪些进程或线程在消耗大量的 CPU 资源。
    常用工具：
  • Linux/Unix 系统：
  • top：实时显示所有进程的 CPU、内存占用。按 P 可以按 CPU 使用率排序。
  • htop：更为人性化的进阶工具，显示每个核心的使用情况，并提供更详细的进程信息。
  • iostat：可以显示 CPU 和 I/O 的使用情况，帮助识别是否是 I/O 密集型进程。
  • mpstat：查看多核 CPU 的负载情况，帮助确定 CPU 负载是否集中在某个核心。
  • Windows 系统：
  • 任务管理器：按 Ctrl+Shift+Esc，可以查看进程的 CPU 使用情况，按 CPU 列排序，找到占用最多资源的进程。
  • 资源监视器：提供更详细的 CPU 和线程信息。
  • MacOS：
  • Activity Monitor：类似任务管理器的工具，可以监控每个进程的 CPU 使用。
    示例：
    在 Linux 中，使用 top：
    bash复制代码top

然后按 P 进行按 CPU 使用排序，查看最耗资源的进程。
2. 查找占用 CPU 过高的进程
当确定某个进程的 CPU 占用过高后，可以通过以下方法进一步分析：
Linux 系统：

  • ps 命令
    ：查找具体进程信息：
    bash复制代码ps -eo pid,ppid,cmd,%mem,%cpu –sort=-%cpu | head
    这将列出前几名 CPU 占用最多的进程。
  • pidstat
    ：如果你已经知道哪个进程消耗了大量 CPU，可以使用 pidstat 查看进程的详细 CPU 使用情况：
    bash复制代码pidstat -p 1

这将每秒监控该进程的 CPU 使用。
Windows 系统：
使用任务管理器或资源监视器查看具体进程的 CPU 消耗，并找到相关进程的进程 ID (PID)。
3. 分析进程的行为

  • 查看进程是否陷入死循环：如果某个程序 CPU 使用率过高，可能是由于某段代码中的死循环或资源争用问题。这种问题在开发过程中较为常见，尤其是某个线程陷入了无限循环导致高 CPU 使用。
  • 检查日志：查看相关进程的日志，看看是否有错误或警告信息，是否有反复执行某些操作的情况。
  • 查找内存泄漏或资源争用：有时 CPU 使用率高是因为系统资源争用或内存泄漏，导致进程不停地进行内存回收。
  1. 分析线程
    对于一些复杂的多线程应用（例如 web 服务器、数据库等），一个进程可能包含多个线程，每个线程的 CPU 占用情况不同。
    Linux：
  • top 命令：
    按 H 可以显示每个线程的使用情况。
  • perf 工具：
    perf 是 Linux 下的强大性能分析工具，可以跟踪某个进程的性能，找出具体的 CPU 消耗来源。
    bash复制代码perf top

Windows：
使用资源监视器查看单个进程中的线程详细 CPU 消耗。
5. 深入分析代码或系统调用
如果你确定是某个进程或服务消耗了大量 CPU 资源，且无法直接通过日志找到问题，可以使用性能分析器来进一步分析。

  • Linux 的
    strace 工具：用于跟踪系统调用，查看哪些系统调用频繁执行，可能导致高 CPU 使用：
    bash复制代码strace -p

  • perf 事件采样
    ：用 perf record 记录一段时间的性能事件，之后用 perf report 分析报告，查看哪个函数或哪段代码占用了最多的 CPU 资源：
    bash复制代码perf record -p – sleep 10
    perf report

  • Windows 的性能分析器
    ：可以使用 Windows Performance Analyzer (WPA) 或 Visual Studio 自带的性能分析工具，找到具体的代码瓶颈。

  1. 确认是否 I/O 或内存瓶颈引起的 CPU 高占用
    在某些情况下，CPU 高占用并不一定完全是 CPU 问题，可能是 I/O 或内存瓶颈导致：
  • I/O 密集型任务：如果某些进程频繁执行磁盘读写操作，导致 I/O 等待时间很长，CPU 可能处于忙等待状态。
  • 内存不足：当系统内存不足时，系统可能频繁进行内存交换（swapping），这会导致 CPU 负载增加。
    使用 iostat 或 vmstat 等工具检查是否有频繁的磁盘 I/O 活动。
  1. 检查硬件问题
    如果 CPU 长期保持高负载，可能还需要检查硬件问题：
  • 检查是否有散热问题：如果 CPU 温度过高，系统可能会降低性能，导致风扇或其他硬件组件长时间高负载工作。使用 sensors（Linux）或第三方监控工具检查 CPU 温度。
  • 硬件老化：老化的硬件组件（如硬盘、内存）可能导致系统性能下降，检查硬件健康状况。
  1. 优化解决方案
    处理 CPU 占用 99% 的情况，可以考虑以下措施：
  • 优化代码：如果是某个程序导致的，检查是否可以优化代码、减少死循环或多余的计算。
  • 调整进程优先级：使用 nice 或 renice 调整进程的优先级，降低该进程对 CPU 资源的争用。
  • 增加硬件资源：如果是系统资源瓶颈，考虑增加更多 CPU 或内存，提升系统性能。
    通过这些步骤，你可以逐步排查和解决 CPU 高占用问题。
  1. 安装 strace
    strace 是 Linux 下的系统调用跟踪工具，能够帮助你跟踪某个进程的系统调用。
    在 Ubuntu/Debian 系统上：
    使用 apt 包管理器安装：
    bash复制代码sudo apt update
    sudo apt install strace

在 RedHat/CentOS/Fedora 系统上：
使用 dnf 或 yum 安装：
bash复制代码sudo dnf install strace

或者：
bash复制代码sudo yum install strace

在 Arch Linux 系统上：
使用 pacman 安装：
bash复制代码sudo pacman -S strace

  1. 安装 perf
    perf 是 Linux 下的性能分析工具，能够帮助你跟踪和分析系统性能瓶颈。
    在 Ubuntu/Debian 系统上：
    安装 linux-tools 包，这个包里包括 perf 工具：
    bash复制代码sudo apt update
    sudo apt install linux-tools-common linux-tools-$(uname -r)
    在 RedHat/CentOS/Fedora 系统上：
    使用 dnf 或 yum 安装：
    bash复制代码sudo dnf install perf
    或者：
    bash复制代码sudo yum install perf
    在 Arch Linux 系统上：
    使用 pacman 安装：
    bash复制代码sudo pacman -S perf
  2. 检查安装
    安装完成后，可以运行以下命令，确保安装成功并检查版本：
  • strace：
    bash复制代码strace -V
  • perf：
    bash复制代码perf –version
    安装完成后，你就可以使用 strace 和 perf 工具来进行系统调用和性能分析了。如果有任何问题，可以进一步调试和优化系统的性能。