Linux 面试最高频的 5 个基本问题

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CPU 利用率和 CPU 负载的区别是什么

提到 CPU 利用率，就必须理解时间片。什么是 CPU 时间片？我们现在所使用的 Windows、Linux、Mac OS 都是“多任务操作系统”，就是说他们可以“同时”运行多个程序，比如一边打开 Chrome 浏览器浏览网页还能一边听音乐。

但是，实际上一个 CPU 内核在同一时刻只能干一件事，那操作系统是如何实现“多任务”的呢？大概的方法是让多个进程轮流使用 CPU 一小段时间，由于这个“一小段时间”很短(在 linux 上为 5ms-800ms 之间)，用户感觉不到，就好像是几个程序同时在运行了。上面提到的“一小段时间”就是我们所说的 CPU 时间片，CPU 的现代分时多任务操作系统对 CPU 都是分时间片使用的。

CPU 使用率，就是程序对 CPU 时间片的占用情况，即 CPU 使用率 = CPU 时间片被程序使用的时间 / 总时间。比如 A 进程占用 10ms，然后 B 进程占用 30ms，然后空闲 60ms，再又是 A 进程占 10ms，B 进程占 30ms，空闲 60ms，如果在一段时间内都是如此，那么这段时间内的 CPU 占用率为 40%。CPU 利用率显示的是程序在运行期间实时占用的 CPU 百分比。

大多数操作系统的 CPU 占用率分为用户态 CPU 使用率和系统态 CPU 使用率。用户态 CPU 使用率是指执行应用程序代码的时间占总 CPU 时间的百分比。相比而言，系统态 CPU 使用率是指应用执行操作系统调用的时间占总 CPU 时间的百分比。系统态的 CPU 使用率高意味着共享资源有竞争或者 I/O 设备之间有大量的交互。

而 CPU 负载显示的是一段时间内正在使用和等待使用 CPU 的平均任务数。

简单理解，一个是 CPU 的实时使用情况，一个是 CPU 的当前以及未来一段时间的使用情况。举例来说：如果我有一个程序它需要一直使用 CPU 的运算功能，那么此时 CPU 的使用率可能达到 100%，但是 CPU 的工作负载则是趋近于“1”，因为 CPU 仅负责一个工作嘛！如果同时执行这样的程序两个呢？CPU 的使用率还是 100%，但是工作负载则变成 2 了。所以也就是说，CPU 的工作负载越大，代表 CPU 必须要在不同的工作之间进行频繁的工作切换。无论 CPU 的利用率是高是低，跟后面有多少任务在排队(CPU 负载)没有必然关系。

如果单核 CPU 的话，负载达到 1 就代表 CPU 已经达到满负荷的状态了，超过 1，后面的进行就需要排队等待处理了。如果是是多核多 CPU，假设现在服务器是 2 个 CPU，每个 CPU 有 2 个核，那么总负载不超过 4 都没什么问题。

可以通过 uptime、w 命令查看 CPU 平均负载，使用 top 命令还能看到 CPU 负载总体使用率以及各个进程占用 CPU 的比例。

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查看物理 CPU 个数

cat /proc/cpuinfo| grep “physical id”| sort | uniq| wc -l

查看每个物理 CPU 中 core 的个数(即核数)

cat /proc/cpuinfo| grep “cpu cores” | uniq

查看逻辑 CPU 的个数

cat /proc/cpuinfo| grep “processor”| wc -l

如果 CPU 负载很高，利用率却很低该怎么办 

CPU 负载很高，利用率却很低，说明处于等待状态的任务很多，负载越高，代表可能很多僵死的进程。通常这种情况是 IO 密集型的任务，大量任务在请求相同的 IO，导致任务队列堆积。

生产环境造成 CPU 利用率低负载高的具体场景常见的有如下几种。

场景一：磁盘读写请求过多就会导致大量 I/O 等待

进程在 cpu 上面运行需要访问磁盘文件，这个时候 cpu 会向内核发起调用文件的请求，让内核去磁盘取文件，这个时候 cpu 会切换到其他进程或者空闲，这个任务就会转换为不可中断睡眠状态。当这种读写请求过多就会导致不可中断睡眠状态的进程过多，从而导致负载高，cpu 低的情况。

场景二：MySQL 中存在没有索引的语句或存在死锁等情况

我们都知道 MySQL 的数据是存储在硬盘中，如果需要进行 sql 查询，需要先把数据从磁盘加载到内存中。当在数据特别大的时候，如果执行的 sql 语句没有索引，就会造成扫描表的行数过大导致 I/O 阻塞，或者是语句中存在死锁，也会造成 I/O 阻塞，从而导致不可中断睡眠进程过多，导致负载过大。

同样，可以先通过 top 命令观察，假设发现现在确实是高负载低使用率。

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然后，再通过命令 ps -aux 查看是否存在状态为 D 的进程，这个状态指的就是不可中断的睡眠状态的进程。处于这个状态的进程无法终止，也无法自行退出，只能通过恢复其依赖的资源或者重启系统来解决。以下图中没有 D 状态的进程。

Linux 上进程的五种状态

R (TASK_RUNNING)：可执行状态，只有在该状态的进程才可能在 CPU 上运行。而同一时刻可能有多个进程处于可执行状态。

S (TASK_INTERRUPTIBLE)：可中断的睡眠状态，处于这个状态的进程因为等待某某事件的发生（比如等待 socket 连接、等待信号量），而被挂起。

D (TASK_UNINTERRUPTIBLE)：不可中断的睡眠状态，进程处于睡眠状态，但是此刻进程是不可中断的。TASK_UNINTERRUPTIBLE 状态存在的意义就在于，内核的某些处理流程是不能被打断的。

T (TASK_STOPPED or TASK_TRACED)：暂停状态或跟踪状态。Z (TASK_DEAD - EXIT_ZOMBIE)：退出状态，进程成为僵尸进程。进程已终止，但进程描述还在，直到父进程调用 wait4()系统调用后释放。

如果 CPU 负载很低，利用率却很高该怎么办

这表示 CPU 的任务并不多，但是任务执行的时间很长，大概率就是你写的代码本身有问题，通常是计算密集型任务，生成了大量耗时短的计算任务。

怎么排查？直接 top 命令找到 CPU 使用率最高的进程，定位到去看看就行了。如果代码没有问题，那么过段时间 CPU 使用率就会下降的。往期面试题汇总：250 期面试资料

CPU 利用率达到 100%怎么排查问题

1、通过 top 找到 CPU 占用率高的进程

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2、通过 top -Hp pid 命令查看 CPU 占比靠前的线程 ID

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3、再把线程 ID 转化为 16 进制，printf “0x%x\n” 74317，得到 0x1224d

4、通过命令 jstack 72700 | grep ‘0x1224d’ -C5 --color 找到有问题的代码

注意：jstack 的对象是 java 进程的 PID，而不是 java 线程的 PID。

说几个常见的 Linux 命令

常用的文件/目录命令

ls：用户查看目录下的文件，ls -a 可以用来查看隐藏文件，ls -l 可以用于查看文件的详细信息，包括权限、大小、所有者等信息。

touch：用于创建文件。如果文件不存在，则创建一个新的文件，如果文件已存在，则会修改文件的时间戳。

cat：cat 是英文 concatenate 的缩写，用于查看文件内容。使用 cat 查看文件的话，不管文件的内容有多少，都会一次性显示，所以他不适合查看太大的文件。

more：more 和 cat 有点区别，more 用于分屏显示文件内容。可以用空格键向下翻页，b 键向上翻页

less：和 more 类似，less 用于分行显示

tail：可能是平时用的最多的命令了，查看日志文件基本靠它。tail -fn 100 xx.log 查看最后的 100 行内容

常用的权限命令

chmod：修改权限命令。一般用+号添加权限，-号删除权限，x 代表执行权限，r 代表读取权限，w 代表写入权限，常见写法比如 chmod +x 文件名添加执行权限。

还有另外一种写法，使用数字来授权，因为 r=4，w=2，x=1，平时执行命令 chmod 777 文件名这就是最高权限了。

第一个数字 7=4+2+1 代表着所有者的权限，第二个数字 7 代表所属组的权限，第三个数字代表其他人的权限。常见的权限数字还有 644，所有者有读写权限，其他人只有只读权限，755 代表其他人有只读和执行权限。

chown：用于修改文件和目录的所有者和所属组。一般用法 chown user 文件名用于修改文件所有者，chown user:user 文件名修改文件所有者和组，冒号前面是所有者，后面是组。往期面试题汇总：250 期面试资料

常用的压缩命令

zip：压缩 zip 文件命令，比如 zip test.zip 文件名可以把文件压缩成 zip 文件，如果压缩目录的话则需添加 -r 选项。

unzip：与 zip 对应，解压 zip 文件命令。unzip xxx.zip 直接解压，还可以通过 -d 选项指定解压目录。

gzip：用于压缩带.gz 后缀的文件，gzip 命令不能打包目录。需要注意的是直接使用 gzip 文件名这个命令会导致源文件会消失，如果要保留源文件，可以使用 gzip -c 文件名 > xx.gz，解压缩直接使用 gzip -d xx.gz

tar：tar 命令可以为 linux 的文件和目录创建档案。利用 tar，可以为某一特定文件创建档案（备份文件），也可以在档案中改变文件，或者向档案中加入新的文件。tar 常用几个选项，-x 解打包，-c 打包，-f 指定压缩包文件名，-v 显示打包文件过程，一般常用 tar -cvf xx.tar 文件名来打包，解压则使用 tar -xvf xx.tar

首先要弄清两个概念：打包和压缩。打包是指将一大堆文件或目录变成一个总的文件；压缩则是将一个大的文件通过一些压缩算法变成一个小文件。为什么要区分这两个概念呢？这源于 Linux 中很多压缩程序只能针对一个文件进行压缩，这样当你想要压缩一大堆文件时，你得先将这一大堆文件先打成一个包（tar 命令），然后再用压缩程序进行压缩（gzip 等命令）。

Linux 的打包和压缩是分开的操作，如果要打包并且压缩的话，按照前面的做法必须先用 tar 打包，然后再用 gzip 压缩。当然，还有更好的做法就是-z 命令，打包并且压缩。

使用命令 tar -zcvf xx.tar.gz 文件名来打包压缩，使用命令 tar -zxvf xx.tar.gz 来解压缩。

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