linux性能分析命令-扫盲贴

本是古典何须时尚 2022-08-02 15:45 195阅读 0赞

好久没有写博客了，每天都过得诚惶诚恐，遂下定决心今天无论如何都要写一篇。这篇博客主要总结和罗列一下，linux一些常用的性能分析指标，算是个扫盲吧。一般来说Linux系统出现了性能问题，都会有专门的运维人员去检查，但是开发人员还是需要掌握一些基础的命令，比如可以通过`top`、`iostat`、`vmstat`、`netstat`、`sar`等命令来初步查看和定位问题。这些命令都比较基础，很多网站上都能找到，我学习的时候也参照了很多资料，这里只列出这几个我用过的命令，后续还会增加。

## Top ##

**作用**：能够实时显示系统中各个进程的资源占用状况。类似于Windows的任务管理器。  
**命令参数**：

*  **d： 指定每两次屏幕信息刷新之间的时间间隔**
 *  **p： 通过指定监控进程ID来仅仅监控某个进程的状态**
 *  **q：该选项将使top没有任何延迟的进行刷新。如果调用程序有超级用户权限，那么top将以尽可能高的优先级运行**
 *  **S： 指定累计模式**
 *  **s ： 使top命令在安全模式中运行。这将去除交互命令所带来的潜在危险**
 *  **i： 使top不显示任何闲置或者僵死进程**
 *  **c： 显示整个命令行而不只是显示命令名**

终端输入`top`，显示如下  
![top][]  
下面我们来看一下上图中这些参数的含义。  
**第一行**：表示的项目依次为当前时间、系统启动时间、当前系统登录用户数目、平均负载(最近1,5,15分钟)。  
**第二行**：显示的是所有启动的进程、目前运行的、挂起(Sleeping)的和无用(Zombie)的进程。  
**第三行**：显示的是目前CPU的使用情况，包括系统占用的比例、用户使用比例、闲置(Idle)比例。  
**第四行**：显示物理内存的使用情况，包括总的可以使用的内存、已用内存、空闲内存、缓冲区占用的内存。  
**第五行**：显示交换分区使用情况，包括总的交换分区、使用的、空闲的和用于高速缓存的大小。  
**第六行**：显示的项目最多，内容如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>命令</th> 
   <th>含义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>PID</td> 
   <td>进程id</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>USER</td> 
   <td>进程所有者的用户名</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>PR</td> 
   <td>优先级</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>NI</td> 
   <td>nice值。负值表示高优先级，正值表示低优先级</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>VIRT</td> 
   <td>进程使用的虚拟内存总量，单位kb。VIRT=SWAP+RES</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>RES</td> 
   <td>进程使用的、未被换出的物理内存大小，单位kb。RES=CODE+DATA</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>SHR</td> 
   <td>共享内存大小，单位kb</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>S</td> 
   <td>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</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>%CPU</td> 
   <td>上次更新到现在的CPU时间占用百分比</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>%MEM</td> 
   <td>进程使用的物理内存百分比</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>TIME+</td> 
   <td>进程使用的CPU时间总计，单位1/100秒</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>COMMAND</td> 
   <td>命令名/命令行=</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

当你输入top之后，还可以根据你的需要进行排序，查看对应信息，如：  
shift +M:按照内存使用进行排序  
shift+P:按照cpu时间排序  
shift+T:按照cpu累计使用时间

推荐参考资料[性能优化][Link 1]

## vmstat ##

**作用**：  
虚拟内存的统计。vmstat可以实时监控cpu运行队列和系统关键的性能指标，如磁盘，上下文交换，cpu使用率等。  
**命令参数：**

*  **-a：显示活跃和非活跃内存**
 *  **-f：显示从系统启动至今的fork数量** 
 *  **-m：显示slabinfo**
 *  **-n：只在开始时显示一次各字段名称**
 *  **-s：显示内存相关统计信息及多种系统活动数量**
 *  **delay：刷新时间间隔。如果不指定，只显示一条结果**
 *  **count：刷新次数。如果不指定刷新次数，但指定了刷新时间间隔，这时刷新次数为无穷**
 *  **-d：显示磁盘相关统计信息**
 *  **-p：显示指定磁盘分区统计信息**
 *  **-S：使用指定单位显示。参数有 k 、K 、m 、M ，分别代表1000、1024、1000000、1048576字节（byte）。默认单位为K（1024 bytes）**
 *  **-V：显示vmstat版本信息**

**例子：**  
输入`vmstat`可以看到如下界面：  
![vmstat][]

解释下图中各个参数的含义：  
**procs**   
r 列表示等待cpu时间片的进程数，如果长期大于1，说明cpu不足，需要增加cpu。  
b 列表示在等待资源的进程数，比如正在等待I/O、或者内存交换等。

**memory**  
swpd 切换到内存交换区的内存数量,或者说是现在可用的交换内存(k表示)。如果swpd的值不为0，或者比较大，比如超过了100m，只要si、so的值长期为0，系统性能还是正常  
free 当前的空闲页面列表中内存数量(k表示) ，空闲内存  
buff 作为buffer cache的内存数量，一般对块设备的读写才需要缓冲。  
cache: 作为page cache的内存数量，一般作为文件系统的cache，如果cache较大，说明用到cache的文件较多，如果此时IO中bi比较小，说明文件系统效率比较好。

**swap**   
si 由内存进入内存交换区数量。  
so由内存交换区进入内存数量。

**IO**   
bi 从块设备读入数据的总量（读磁盘）（每秒kb）。  
bo 块设备写入数据的总量（写磁盘）（每秒kb）  
这里我们设置的bi+bo参考值为1000，如果超过1000，而且wa值较大应该考虑均衡磁盘负载，可以结合iostat输出来分析。如果bi，bo 长期不等于0，表示物理内存容量太小。

**system**   
显示采集间隔内发生的中断数  
in 列表示在某一时间间隔中观测到的每秒设备中断数。  
cs列表示每秒产生的上下文切换次数，如当 cs 比磁盘 I/O 和网络信息包速率高得多，都应进行进一步调查。

**cpu**   
表示cpu的使用状态  
us 列显示了用户方式下所花费 CPU 时间的百分比。us的值比较高时，说明用户进程消耗的cpu时间多，但是如果长期大于50%，需要考虑优化用户的程序。  
sy 列显示了内核进程所花费的cpu时间的百分比。这里us + sy的参考值为80%，如果us+sy 大于 80%说明可能存在CPU不足。  
wa 列显示了IO等待所占用的CPU时间的百分比。这里wa的参考值为30%，如果wa超过30%，说明IO等待严重，这可能是磁盘大量随机访问造成的，也可能磁盘或者磁盘访问控制器的带宽瓶颈造成的(主要是块操作)。  
id 列显示了cpu处在空闲状态的时间百分比，如果id经常小于40，表示中央处理器的负荷很重

最好使用`vmstat t [n]`命令，例如 `vmstat 5 5`,表示在T（5）秒时间内进行N（5）次采样。如果只使用`vmstat`，无法反映真正的系统情况。如下：  
![vmstat 5 5][]

## iostat ##

顾名思义，iostat主要用于监控系统设备的IO负载情况。  
如下：  
![iostat][]

具体参数的含义可以参见[iostat][iostat 1]，这里写的比较详细。

## Netstat ##

输入 man netstat可以看到解释：

> Netstat 命令用于显示各种网络相关信息，如网络连接，路由表，接口状态 (Interface Statistics)，masquerade 连接，多播成员 (Multicast Memberships) 等等。

这里找了一篇参考资料，总结的还是比较详细的：[netstat][]

## sar ##

sar这个命令还是比较复杂的，实际中用的还是比较广的。在命令行输入`sar`，可以看到下图：  
![sar][]

解释下参数：  
**%user ：** 用户模式下消耗的CPU时间的比例；  
**%nice：**通过nice改变了进程调度优先级的进程，在用户模式下消耗的CPU时间的比例；  
**%system：**系统模式下消耗的CPU时间的比例；  
\*\*%iowait：\*\*CPU等待磁盘I/O而导致空闲状态消耗时间的比例。如果过高，表示存在I/O瓶颈。  
**\*%steal：**利用Xen等操作系统虚拟化技术时，等待其他虚拟CPU计算占用的时间比例；  
\*\*%idle：\*\*CPU没有等待磁盘I/O等的空闲状态消耗的时间比例。  
如果 %idle 的值高但系统响应慢时，有可能是 CPU 等待分配内存，此时应加大内存容量  
如果 %idle 的值持续低于 10，则系统的 CPU 处理能力相对较低，表明系统中最需要解决的资源是 CPU。

Sar的命令太过复杂，我也没有什么实际的运维经验，所以我这里就列下参考资料吧：[http://baike.baidu.com/view/2816483.htm][http_baike.baidu.com_view_2816483.htm] （其实百度百科总结的还是很详细的嘛，O(∩\_∩)O哈哈~）

好了，linux性能分析命令-扫盲篇暂时就先这样，等有了实际的例子再来分享下。平常没事，大家可以输入玩一玩，比较参数看多了就知道是神马意思了。

[top]: /images/20220731/bf1cc4050425476a8401be78128bc488.png
[Link 1]: http://linuxtools-rst.readthedocs.org/zh_CN/latest/advance/03_optimization.html
[vmstat]: /images/20220731/1565b142ce6442448366a069d10f5b3e.png
[vmstat 5 5]: /images/20220731/ea56335acd13424d9e0c7a29a7a953fe.png
[iostat]: /images/20220731/4a06d557de3c4d0790b7122e12d3715b.png
[iostat 1]: http://www.orczhou.com/index.php/2010/03/iostat-detail/
[netstat]: http://www.cnblogs.com/ggjucheng/archive/2012/01/08/2316661.html
[sar]: /images/20220731/5e7a0679f82a40b989083e35c5a7a276.png
[http_baike.baidu.com_view_2816483.htm]: http://baike.baidu.com/view/2816483.htm