Utilisation du CPU sous Linux - Comment vérifier l'usage du CPU Linux

Qu'est-ce que l'utilisation du processeur ?

Facteurs contribuant à une utilisation élevée du processeur

1. Processus intensifs : Les tâches gourmandes en ressources processeur, telles que l'encodage vidéo, les simulations scientifiques ou les calculs complexes, peuvent utiliser une grande partie des ressources du processeur, entraînant une utilisation élevée.

2. Ressources insuffisantes : Lorsqu'un système manque de cœurs de processeur ou de mémoire pour gérer efficacement la charge de travail, les processus peuvent se disputer les ressources limitées, entraînant une utilisation élevée du processeur.

3. Tâches en arrière-plan : Les services, démons et processus en arrière-plan exécutés sur le système peuvent contribuer à une utilisation moyenne élevée du processeur, même s'ils ne sont pas activement utilisés par l'utilisateur.

4. Applications inefficaces : Des applications mal optimisées ou comportant des bogues peuvent consommer trop de cycles CPU, causant une utilisation élevée et impactant les performances globales du système.

Identifier et résoudre les causes profondes d'une utilisation élevée du processeur est important pour maintenir des performances système optimales et assurer une expérience utilisateur fluide.

Comprendre les charges moyennes du processeur sous Linux

Par exemple, une charge moyenne de "1,0" signifie qu'en moyenne, un processus était prêt à s'exécuter ou en attente d'E/S disque pendant la période spécifiée. Une charge moyenne supérieure au nombre de cœurs du processeur suggère que les processus se disputent le temps CPU, et le système peut être surchargé.

Il est important de noter que les charges moyennes seules ne fournissent pas une image complète de l'utilisation du processeur. Elles sont une mesure de la charge du système, qui inclut l'utilisation du processeur, l'attente d'E/S et d'autres facteurs. Pour obtenir une compréhension plus précise de l'utilisation du processeur, il est recommandé d'utiliser des outils qui fournissent des statistiques détaillées d'utilisation du processeur, tels que top, htop, ou mpstat.

Utiliser la commande "top"

La sortie de la commande "top" affiche diverses statistiques système, avec les informations d'utilisation actuelle du processeur dans le coin supérieur droit. Voici un exemple :

top - 10:00:00 up 2 days, 15:30,  1 user,  load average: 0.50, 0.75, 0.90
Tasks: 100 total,   2 running,  98 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s): 10.0 us,  5.0 sy,  0.0 ni, 85.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
MiB Mem :   7974.2 total,   4515.4 free,   1678.3 used,   1780.5 buff/cache
MiB Swap:   2048.0 total,   2048.0 free,      0.0 used.   5921.1 avail Mem

   PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND
  1234 john      20   0 1500000 300000  25000 S  25.0   3.7   1:30.00 stress-ng
  5678 jane      20   0  800000 150000  10000 S  10.0   1.8   0:45.00 video_encode

Dans cet exemple, la ligne "%Cpu(s)" montre la répartition de l'utilisation du processeur :

• "us" (utilisateur) : temps CPU passé à exécuter des processus utilisateur
• "sy" (système) : temps CPU passé à exécuter des processus système
• "ni" (nice) : temps CPU passé à exécuter des processus avec priorité modifiée
• "id" (inactif) : temps CPU passé inactif
• "wa" (attente E/S) : temps CPU passé à attendre des opérations d'E/S

La commande top affiche également une liste des processus en cours d'exécution triés par leur utilisation du processeur. Cela aide à identifier quels processus utilisent le plus de ressources CPU.

Utiliser la commande "htop"

sudo apt install htop        # Pour Debian/Ubuntu
sudo dnf install htop        # Pour Fedora

Une fois installé, exécutez htop dans le terminal pour démarrer l'interface :

htop

L'interface "htop" affiche des statistiques système en temps réel, y compris l'utilisation du processeur par cœur et une liste des processus en cours d'exécution. Elle utilise un code couleur et des graphiques visuels pour afficher l'utilisation du processeur, facilitant la compréhension des informations.

Pour vérifier l'utilisation du processeur avec "htop" :

1. Regardez le compteur CPU en haut de l'interface, qui montre l'utilisation globale du processeur et l'utilisation par cœur.
2. Vérifiez la liste des processus et leur pourcentage d'utilisation individuelle du processeur dans la colonne "%CPU".
3. Utilisez les touches fléchées pour vous déplacer et la touche "F1" pour accéder à l'aide et à plus d'options.

La commande "htop" offre un moyen simple de vérifier l'utilisation du processeur et de gérer les processus de manière interactive.

Vérifier l'utilisation du processeur avec "mpstat"

sudo apt install sysstat     # Pour Debian/Ubuntu
sudo dnf install sysstat     # Pour Fedora

Pour vérifier l'utilisation du processeur avec "mpstat", utilisez la commande suivante :

mpstat

Cela affichera les statistiques d'utilisation du processeur, y compris le pourcentage de temps passé en mode utilisateur, en mode système, inactif et en attente d'E/S.

Pour obtenir des informations plus détaillées, vous pouvez définir l'intervalle et le nombre. Par exemple, pour afficher l'utilisation du processeur toutes les 2 secondes pendant un total de 5 fois :

mpstat 2 5

La commande mpstat vous permet également de visualiser l'utilisation du processeur par cœur en utilisant l'option -P suivie du numéro du cœur ou ALL pour tous les cœurs :

mpstat -P ALL

Cela affichera les statistiques d'utilisation du processeur pour chaque cœur individuel, fournissant une vue plus détaillée de l'utilisation du processeur.

Vérifier l'utilisation du processeur avec "vmstat"

vmstat

Cette commande affichera un résumé de l'utilisation des ressources système, y compris des informations sur l'activité du processeur. Les informations sur l'utilisation du processeur sont affichées dans les dernières colonnes :

• "us" (utilisateur) : Pourcentage du temps CPU passé à exécuter des processus utilisateur
• "sy" (système) : Pourcentage du temps CPU passé à exécuter des processus système
• "id" (inactif) : Pourcentage du temps CPU inactif
• "wa" (attente E/S) : Pourcentage du temps CPU passé à attendre des opérations d'E/S

Pour obtenir des mises à jour en temps réel de l'utilisation du processeur, vous pouvez définir l'intervalle et le nombre. Par exemple, pour afficher l'utilisation du processeur toutes les 2 secondes pendant un total de 5 fois :

vmstat 2 5

La commande "vmstat" fournit un aperçu bref de l'utilisation des ressources système, y compris l'utilisation du processeur, vous permettant de vérifier rapidement les performances globales du système.

Utiliser la commande "sar" pour l'analyse historique

Pour vérifier l'utilisation du processeur avec "sar", utilisez la commande suivante :

sar -u

Cela affichera les statistiques d'utilisation du processeur, y compris le pourcentage de temps passé en mode utilisateur, en mode système, inactif et en attente d'E/S.

Pour visualiser les données d'utilisation du processeur pour un intervalle de temps spécifique, utilisez la syntaxe suivante :

sar -u -s <heure_debut> -e <heure_fin>

Remplacez <heure_debut> et <heure_fin> par les heures de début et de fin souhaitées au format "HH:MM:SS".

La commande sar vous permet également de créer des rapports pour une période spécifique. Par exemple, pour créer un rapport d'utilisation du processeur pour les dernières 24 heures avec des intervalles d'une heure :

sar -u -s 00:00:00 -e 23:59:59 -i 3600

Le rapport créé fournit une vue historique de l'utilisation du processeur, vous permettant d'analyser les tendances et les modèles au fil du temps.

La commande "sar" offre de nombreuses options pour collecter et analyser les données de performance du système. Consultez la page de manuel sar pour une utilisation plus avancée et d'autres options.

Glances : un outil de surveillance du système

Pour installer Glances sur votre système Linux, vous pouvez utiliser le gestionnaire de paquets de votre distribution. Par exemple, sur les systèmes basés sur Debian ou Ubuntu, exécutez :

sudo apt install glances

Sur les systèmes basés sur Fedora, CentOS ou RHEL, utilisez :

sudo dnf install glances

Une fois Glances installé, vous pouvez le lancer en exécutant la commande :

glances

L'interface Glances s'ouvrira, fournissant un résumé en temps réel de diverses ressources système, y compris l'utilisation du processeur.

Dans la section CPU de la sortie Glances, vous pouvez voir le pourcentage global d'utilisation du processeur et une répartition de l'utilisation du processeur par cœur. L'utilisation du processeur est représentée par des barres codées en couleur, facilitant l'identification du niveau d'utilisation.

Glances fournit également des informations supplémentaires, telles que le nombre de processus en cours d'exécution, les charges moyennes du système et les processus consommant le plus de CPU. Cette vue vous aide à identifier rapidement tout problème potentiel ou tâche gourmande en ressources.

Glances offre de nombreuses options de configuration et peut être personnalisé pour répondre à vos besoins spécifiques de surveillance. Il prend également en charge divers modes de sortie, y compris des interfaces basées sur le web et l'exportation de données vers des systèmes de surveillance externes.

Autres outils de surveillance graphiques

1. Moniteur système GNOME : C'est l'outil de surveillance système par défaut pour l'environnement de bureau GNOME. Il fournit une vue graphique de l'utilisation du processeur, ainsi que d'autres ressources système comme l'utilisation de la mémoire et du disque. Le Moniteur système GNOME offre une surveillance en temps réel et permet de visualiser l'utilisation du processeur par processus, facilitant l'identification des applications gourmandes en ressources.

2. Moniteur système KDE (KSysGuard) : KDE System Monitor est l'outil de surveillance équivalent pour l'environnement de bureau KDE Plasma. Il offre des fonctionnalités similaires au Moniteur système GNOME, fournissant une représentation graphique de l'utilisation du processeur et permettant de surveiller les processus individuels. Le Moniteur système KDE comprend également des fonctionnalités avancées comme la configuration d'alertes et la création de capteurs de surveillance personnalisés.

3. Conky : Conky est un moniteur système personnalisable qui peut être configuré pour afficher diverses informations système, y compris l'utilisation du processeur, sur le bureau. Il offre une façon légère et flexible de surveiller l'utilisation du processeur en temps réel. Conky vous permet de créer des scripts et des configurations personnalisés pour adapter les informations affichées à vos besoins spécifiques.

4. Gestionnaire de tâches Xfce : Pour les utilisateurs de l'environnement de bureau Xfce, le Gestionnaire de tâches Xfce est un outil simple et direct pour surveiller les ressources système, y compris l'utilisation du processeur. Il fournit une interface épurée qui affiche les pourcentages d'utilisation du processeur et permet de gérer les processus en cours d'exécution.

Ces outils de surveillance graphiques offrent un moyen convivial de suivre l'utilisation du processeur sur les systèmes Linux, en particulier pour les utilisateurs qui préfèrent une représentation visuelle de l'utilisation des ressources système. Ils complètent les outils en ligne de commande et fournissent une approche alternative pour surveiller les performances du processeur sur les ordinateurs de bureau et les serveurs Linux avec des environnements graphiques.

Identifier les processus gourmands en CPU

La commande top affiche une vue en temps réel des processus du système et de leur utilisation des ressources. Pour identifier les processus gourmands en CPU à l'aide de top, suivez ces étapes :

1. Ouvrez un terminal et exécutez la commande top.
2. Recherchez les processus avec des valeurs élevées dans la colonne "%CPU", qui indique le pourcentage de temps CPU utilisé par chaque processus.
3. Notez les processus qui apparaissent systématiquement en haut de la liste avec une utilisation élevée du CPU.

Par exemple :

top - 10:30:00 up 2 days, 15:00,  1 user,  load average: 1.50, 1.75, 1.90
Tasks: 100 total,   3 running,  97 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s): 25.0 us, 15.0 sy,  0.0 ni, 60.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
MiB Mem :   7974.2 total,   4515.4 free,   1678.3 used,   1780.5 buff/cache
MiB Swap:   2048.0 total,   2048.0 free,      0.0 used.   5921.1 avail Mem

   PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND
  1234 john      20   0 1500000 300000  25000 R  20.0   3.7   1:30.00 stress-ng
  5678 jane      20   0  800000 150000  10000 R  15.0   1.8   0:45.00 video_encode

Dans cet exemple, les processus stress-ng et video_encode utilisent des ressources CPU importantes.

Une autre commande utile est ps, qui fournit un instantané des processus actuels. Pour identifier les processus gourmands en CPU à l'aide de ps, utilisez la commande suivante :

ps aux --sort=-%cpu | head

Cette commande liste tous les processus triés par utilisation du CPU dans l'ordre décroissant et affiche les 10 premiers processus consommant le plus de CPU.

Par exemple :

USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
john      1234 20.0  3.7 1500000 300000 ?       R    May01 01:30:00 stress-ng
jane      5678 15.0  1.8 800000 150000 ?        R    May01 00:45:00 video_encode

En utilisant top et ps, vous pouvez rapidement identifier les processus causant une utilisation élevée du CPU sur votre serveur Linux.

Techniques pour réduire une utilisation élevée du processeur

1. Optimisation des processus :

   • Examinez les processus gourmands en CPU identifiés et analysez leurs besoins en ressources.
   • Optimisez les processus en ajustant leur configuration, le nombre de threads ou en utilisant des algorithmes plus efficaces.
   • Envisagez d'utiliser la mise en cache ou d'optimiser les requêtes de base de données pour réduire l'utilisation du CPU.

2. Allocation des ressources :

   • Assurez-vous que le système dispose de suffisamment de cœurs CPU et de mémoire pour gérer la charge de travail.
   • Utilisez la priorité des processus et la valeur de nice pour attribuer des priorités appropriées aux processus importants.
   • Utilisez les cgroups Linux (groupes de contrôle) pour limiter l'utilisation du CPU de processus ou groupes de processus spécifiques.

3. Équilibrage de charge :

   • Répartissez la charge de travail sur plusieurs serveurs ou CPU pour éviter de surcharger une seule ressource.
   • Utilisez des techniques d'équilibrage de charge, telles qu'un équilibreur de charge ou des frameworks de calcul distribué comme Apache Hadoop ou Apache Spark.

4. Surveillance et alertes :

   • Mettez en place des systèmes de surveillance pour suivre en continu l'utilisation du CPU et d'autres métriques système.
   • Configurez des alertes pour notifier les administrateurs lorsque l'utilisation du CPU dépasse des seuils prédéfinis.
   • Utilisez des outils tels que Nagios, Zabbix ou Prometheus pour surveiller et alerter sur l'utilisation du CPU.

5. Mise à l'échelle et auto-scaling :

   • Mettez en œuvre une mise à l'échelle horizontale en ajoutant plus de serveurs pour gérer une charge de travail accrue.
   • Utilisez des solutions d'auto-scaling, telles que Kubernetes ou AWS Auto Scaling, pour ajuster automatiquement le nombre d'instances en fonction de l'utilisation du CPU.

6. Optimisation du code :

   • Profilez et optimisez le code de l'application pour identifier et corriger les goulots d'étranglement de performance.
   • Utilisez des outils de profilage comme perf, Valgrind ou GDB pour analyser les performances du code et identifier les zones à optimiser.

7. Mise en cache et partage des ressources :

   • Mettez en œuvre la mise en cache pour stocker les données fréquemment accédées en mémoire, réduisant ainsi l'utilisation du CPU pour les opérations répétées.
   • Partagez les ressources, telles que les connexions à la base de données ou les pools de threads, pour minimiser les frais généraux de ressources.

Surveillez et examinez régulièrement l'utilisation du CPU pour identifier tout nouveau problème ou problème récurrent. L'optimisation continue des processus, l'ajustement de l'allocation des ressources et la mise en œuvre des meilleures pratiques peuvent aider à maintenir une utilisation optimale du CPU sur vos serveurs Linux.

En suivant ces techniques et meilleures pratiques, vous pouvez efficacement dépanner et gérer une utilisation élevée du CPU sur les serveurs Linux, assurant des performances optimales et une utilisation efficace des ressources.

Surveillance de l'utilisation du processeur des conteneurs Docker

L'une des commandes les plus utiles est docker stats, qui affiche des statistiques d'utilisation des ressources en temps réel pour les conteneurs en cours d'exécution. Pour utiliser docker stats, exécutez la commande suivante :

docker stats

Cette commande affichera une liste continuellement mise à jour des conteneurs et de leurs pourcentages d'utilisation du processeur, ainsi que d'autres métriques de ressources comme l'utilisation de la mémoire et les E/S réseau.

Par exemple :

CONTAINER ID   NAME          CPU %     MEM USAGE / LIMIT     MEM %     NET I/O         BLOCK I/O       PIDS
1234abcd       web-server    10.25%    100MiB / 500MiB       20.00%    1.5MB / 800kB   10MB / 0B       25
5678efgh       database      5.50%     200MiB / 1GiB         19.53%    500kB / 1.2MB   50MB / 2MB      10

Dans cet exemple, le conteneur web-server utilise 10,25% du processeur, tandis que le conteneur database utilise 5,50%.

Une autre commande utile est docker top, qui affiche les processus s'exécutant à l'intérieur d'un conteneur spécifique. Pour utiliser docker top, exécutez la commande suivante :

docker top <container-id>

Remplacez <container-id> par l'ID ou le nom du conteneur que vous souhaitez inspecter. Cette commande affichera les processus s'exécutant dans le conteneur, ainsi que leur utilisation du processeur.

Par exemple :

PID                 USER                TIME                COMMAND
2345                root                0:05                nginx
3456                www-data            0:03                php-fpm

Ici, les processus nginx et php-fpm s'exécutent à l'intérieur du conteneur, et leur utilisation du processeur peut être surveillée.

Pour gérer les ressources du processeur dans les conteneurs Docker, vous pouvez utiliser les options --cpus et --cpuset-cpus lors de l'exécution des conteneurs. L'option --cpus vous permet de spécifier le nombre de processeurs qu'un conteneur peut utiliser, tandis que --cpuset-cpus vous permet d'attribuer des cœurs de processeur spécifiques à un conteneur.

Par exemple, pour limiter un conteneur à utiliser seulement 50% du processeur, vous pouvez exécuter :

docker run --cpus=0.5 <image>

En surveillant l'utilisation du processeur et en définissant des limites de ressources appropriées, vous pouvez vous assurer que les conteneurs ne surchargent pas le système hôte et maintiennent des performances optimales.

Surveillance de l'utilisation du processeur dans les clusters Kubernetes

L'un des outils intégrés pour surveiller l'utilisation du processeur dans Kubernetes est le Metrics Server. Le Metrics Server collecte les métriques d'utilisation des ressources des nœuds Kubernetes et fournit une API pour interroger ces métriques. Pour activer le Metrics Server, vous devez le déployer dans votre cluster.

Une fois le Metrics Server déployé, vous pouvez utiliser la commande kubectl top pour voir l'utilisation du processeur pour les nœuds et les pods. Par exemple, pour voir l'utilisation du processeur pour les nœuds, exécutez :

kubectl top nodes

Cette commande affichera l'utilisation du processeur et d'autres métriques de ressources pour chaque nœud du cluster.

Par exemple :

NAME           CPU(cores)   CPU%   MEMORY(bytes)   MEMORY%
node-1         0.5          10%    1000Mi          25%
node-2         0.8          20%    1500Mi          30%

Pour voir l'utilisation du processeur pour les pods, exécutez :

kubectl top pods

Cette commande montrera l'utilisation du processeur et d'autres métriques de ressources pour chaque pod dans l'espace de noms actuel.

Par exemple :

NAME                     CPU(cores)   MEMORY(bytes)
web-server-5c6f7f7d5     100m         200Mi
database-6b5c79d4b       50m          100Mi

Ici, le pod web-server utilise 100 millicores (0,1 CPU) et le pod database utilise 50 millicores (0,05 CPU).

Un autre outil pour surveiller l'utilisation du processeur dans Kubernetes est le Tableau de bord Kubernetes. Le Tableau de bord Kubernetes fournit une interface web pour surveiller et gérer les ressources du cluster. Il affiche les métriques d'utilisation du processeur pour les nœuds et les pods dans un format graphique, facilitant la visualisation et l'analyse de l'utilisation des ressources.

Pour obtenir des capacités de surveillance plus avancées, vous pouvez utiliser des outils comme Prometheus et Grafana. Prometheus est un système de surveillance et d'alerte qui peut collecter et stocker des métriques de diverses sources, y compris Kubernetes. Grafana est une plateforme de visualisation de données qui vous permet de créer des tableaux de bord et des graphiques basés sur les métriques collectées par Prometheus.

En déployant Prometheus et Grafana dans votre cluster Kubernetes, vous pouvez mettre en place une surveillance et des alertes pour l'utilisation du processeur à travers les pods, les nœuds et l'ensemble du cluster. Prometheus peut obtenir des métriques du serveur API Kubernetes, ainsi que des pods et des nœuds individuels à l'aide d'exportateurs.

Avec Grafana, vous pouvez créer des tableaux de bord personnalisés pour visualiser les métriques d'utilisation du processeur, configurer des alertes basées sur des seuils prédéfinis et obtenir des informations sur les performances et l'utilisation des ressources de votre cluster Kubernetes.

En utilisant ces outils et capacités de surveillance, vous pouvez efficacement surveiller et gérer l'utilisation du processeur dans les clusters Kubernetes, assurant des performances optimales et une allocation efficace des ressources pour vos applications conteneurisées.