CPU使用率是单位时间内CPU使用情况的统计，以百分比方式展示。
$ top
top - 11:46:45 up 7 days, 11:52, 1 user, load average: 0.00, 0.01, 0.00
Tasks: 198 total, 1 running, 197 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
%Cpu(s): 0.2 us, 0.2 sy, 0.0 ni, 99.7 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
KiB Mem : 4044232 total, 420136 free, 1061244 used, 2562852 buff/cache
KiB Swap: 1046524 total, 1043128 free, 3396 used. 2619124 avail Mem
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
921 root 20 0 531332 138408 58972 S 0.7 3.4 41:31.24 Xorg
参数解析如下：
- %user（us），代表用户态 CPU 时间。不包括下面的 nice 时间，但包括了 guest 时间。
- %nice（ni），代表低优先级用户态 CPU 时间，也就是进程的 nice 值被调整为 1-19 之间时的 CPU 时间。nice 可取值范围是 -20 到 19，数值越大，优先级反而越低。
- %system（sys），代表内核态 CPU 时间。
- %idle（id），代表空闲时间。不包括等待 I/O 的时间（iowait）。
- %iowait（wa），代表等待 I/O 的 CPU 时间。
- %irq（hi），代表处理硬中断的 CPU 时间。
- %softirq（si），代表处理软中断的 CPU 时间。
- %steal（st），代表当系统运行在虚拟机中的时候，被其他虚拟机占用的 CPU 时间。
- %guest（guest），代表通过虚拟化运行其他操作系统的时间，也就是运行虚拟机的 CPU 时间。
- %guest_nice（gnice），代表以低优先级运行虚拟机的时间。
- %CPU，每个进程的实时 CPU 使用率，是用户态和内核态 CPU 使用率的总和。包括进程用户空间使用的 CPU、通过系统调用执行的的内核空间 CPU 、以及在就绪队列等待运行的 CPU。在虚拟化环境中，它还包括了运行虚拟机占用的 CPU。
查看CPU使用的命令
（1）top 默认使用 3 秒时间间隔，显示了系统总体的 CPU 和内存使用情况，以及各个进程的资源总体使用情况。vmstat、mpstat 提高更详细的分析多进程或者多线程应用。
（2）ps 使用的却是进程的整个生命周期，显示了每个进程的资源使用情况。
（3）pidstat 查看每个进程的详细CPU使用情况，包括用户态和内核态CPU。
CPU使用率是通过CPU时间计数计算而来
而我们通常所说的 CPU 使用率，就是除了空闲时间外的其他时间占总 CPU 时间的百分比：
事实上，性能工具是取间隔时间作差，得到这段时间的平均CPU使用率：
同样Linux也给每个进程统计信息，/proc/[pid]/stat，通过上述方式计算使用率。
为了维护 CPU 时间，Linux 通过事先定义的节拍率HZ，触发时间中断，并使用全局变量 Jiffies 记录了开机以来的节拍数。每发生一次时间中断，Jiffies 的值就加 1。节拍率 HZ 是内核的可配选项，可以设置为 100、250、、1000 等。不同的系统可能设置不同数值，你可以通过查询 /boot/config 内核选项来查看它的配置值。$ grep ‘CONFIG_HZ=’ /boot/conf-$(uname -r)
节拍率 HZ 是内核选项，用户空间程序并不能直接访问，为了方便用户空间程序，内核还提供了一个用户空间节拍率 USE_HZ，它总是固定为 100，也就是 1/100 秒。
Linux 通过 /proc 虚拟文件系统，向用户空间提供系统内部状态的信息，而 /proc/stat 提供的就是系统的 CPU 和任务统计信息，每一列则表示不同场景下 CPU 的累加节拍数，单位是 USER_HZ。
CPU使用率过高，如何进一步分析进程
perf 以性能事件采样为基础，不仅可以分析系统的各种事件和内核性能，还可以用来分析指定应用程序的性能问题。
（1）perf top，类似于 top，它能够实时显示占用 CPU.时钟最多的函数或者指令，中间不保存数据，因此可以用来查找热点函数。若定位到的函数是十六进制地址，说明没有找到待分析进程所依赖的库，解决方法是添加依赖库，或用perf record后在有依赖的环境中查看。
$ perf top
Samples: 175 of event 'cpu-clock', Event count (approx.): 43750000
Overhead Shared Object Symbol
6.86% perf [.] 0x00000000000a34ac
5.71% [kernel] [k] kallsyms_expand_symbol.constprop.1
5.14% [kernel] [k] format_decode
// 第一行 采样数（Samples）、事件类型（event）和事件总数量（Event count）
// 采集了 175 个 cpu-clock 事件，而总事件数则为 43750000
// 采样数过少，只有十几个时，下面的排序和百分比没有实际参考价值
// Overhead 是该符号的性能事件在所有采样中的比例
// Shared 是该函数或指令所在的动态共享对象（Dynamic Shared Object），如内核、进程名、动态链接库名、内核模块名等。
// Object 是动态共享对象的类型。比如 [.] 表示用户空间的可执行程序、或者动态链接库，而 [k] 则表示内核空间。
// Symbol 是符号名，也就是函数名。当函数名未知时，用十六进制的地址来表示。
（2）perf record 和 perf report，perf record 提供了保存数据的功能，保存后的数据，需要用 perf report 解析展示，用于离线或者后续的分析。
$ sudo perf record -g --all-cpus
// ^C 停止记录，数据保存在 perf.data 中，-g 开启调用关系的采样，--all-cpus 采集所有CPU事件
$ sudo perf report -g
CPU使用率过高的总体分析步骤
Step1：通过 top、pidstat 找到哪个进程CPU使用率过高；
Step2：通过 perf 找到该进程中具体哪个函数使用过高。$ perf top -g -p <pid_id>
Step3：通过 grep 查看该函数中的具体内容。$ grep -nr "<function_name>" <file_path>
性能问题：
（1）用户 CPU 和 Nice CPU 高，说明用户态进程占用了较多的 CPU，所以应该着重排查进程的性能问题。
（2）系统 CPU 高，说明内核态占用了较多的 CPU，所以应该着重排查内核线程或者系统调用的性能问题。
（3）I/O 等待 CPU 高，说明等待 I/O 的时间比较长，所以应该着重排查系统存储是不是出现了 I/O 问题。
（4）软中断和硬中断高，说明软中断或硬中断的处理程序占用了较多的CPU，所以应该着重排查内核中的中断服务程序。