Linux 基础教程 36-查看系统性能

uptime

    uptime命令功能比较简单，主要功能如下所示：

• 查看服务器的开机时长
• 查看CPU负载

基本用法

uptime

用法示例

[root@localhost ~]# uptime
15:33:08 up 10 days,  4:40,  2 users,  load average: 1.56, 1.22, 0.92

输出内容解释如下所示：

显示内容	解释
15:33:08	系统当前时间
up 10 days, 4:40	主机已运行时间，时间越长，说明机器越稳定
2 users	用户连接数，是总连接数而不是用户数
load average: 1.56, 1.22, 0.92	系统平均负载，统计最近1、5、15分钟的系统平均负载

系统平均负载：指在某一段时间间隔内运行队列中的平均进程数。根据实际工程经验来看，单核负载在 0.7 以下是安全的，如超过则需要进行优化了。

除了使用uptime外，我们也可以使用以下方式来获取系统的平均负载情况。

[root@localhost ~]# cat /proc/loadavg
1.32 1.35 1.15 1/5585 28715

• 前面3个数字分别表示最近1、5、15分钟的系统平均负载
• 1/5585：分母表示系统的总进程数，分子表示正在运行的进程数
• 28715：最近一个启动运行进程的ID

free

    free常用来查看系统的可用内存和已使用内存等信息。

基本用法

free [选项]

常用选项如下所示：

选项	解释
-b	以byte为单位显示内存使用情况
-k	以KB为单位显示内存使用情况
-m	以MB为单位显示内存使用情况
-g	以GB为单位显示内存使用情况
-t	额外显示内存总和
-h	以较短的数字（默认为3位数）进行显示且增加单位，方便查看
-s time	持续观察内存使用情况
-c count	常与-s一直使用，用来设置采样样本数
-l	详细显示高峰和低谷时的内存使用统计情况

采用-k/-m/-g/-h显示的值均采用向下取整的方式显示，如果需要精确查看，则建议使用-b

用法示例

1、显示主机内存使用情况

[root@localhost ~]# free -t -m
      total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:  128652       32106       87049     1293      9496       94266
Swap: 4095           0         4095
Total:132748       32106       91145

输出内解释如下所示：

total:可用物理内存总量
used:已经使用的内存数，包含buff/cache
free:可使用的内存数，不含buff/cache
share:多个进程共享的内存数
buff/cache:buff/cache占用量
Swap:交换分区使用量，虚拟内存
Total:物理内存总数

vmstat

    vmstat是一个Linux监控工具，全称为Virtual Memory Statistics。可用于查看关于进程、内存、I/O、等系统整体运行状态。

基本用法

vmstat [选项] [采样间隔] [采样样本数]

常用选项如下所示：

选项	解释
-a	显示活动/非活动的内存信息
-f	显示自系统启动以来的系统创建的总任务数
-t	增加时间戳
-m	显示slabinfo信息
-n	头部信息仅显示一次
-s	以表格形式显示内存指标及系统事件信息等
-d	显示各磁盘的统计信息
-p	显示特定分区的详细统计信息
delay	设置两次更新之间的时间间隔，如果不指定，则默认显示从开机到现在的平均值
count	指定采样的样本数，如delay指定而count不指定则一直持续监控和输出

用法示例

1、常用用法

vmstat delay count
- delay:采样时间间隔
- count:采样的样本数

2、查看服务器创建了多少个任务数

[root@localhost ~]# vmstat -f
     51221915 forks

3、显示特定分区的统计信息：

[root@localhost ~]# vmstat -p /dev/sdb1
sdb1          reads   read sectors  writes    requested writes
               754      35990         81      22102

结果分析

    对于vmstat出来的统计结果，如何判定是否存在问题了？不同的服务器、操作系统、应用场景等均不一样，也无法给出统一的判断标准，需要大家根据实际情况进行综合判断。以下是一些实际应用中的经验，仅供参考：

• 1、如果cache的值比较大，则说明系统缓存了比较多的磁盘数据，有利于磁盘I/O性能的提升，此时，bi会相对较小，因为很多读写磁盘的操作都由cache来承担了。
• 2、si和so则代表读写SWAP的数量，这两个值如果长期大于0，则表示系统需要经常读写交换分区，这样会消耗CPU资源和磁盘I/O性能。如能确定物理内存存在瓶颈，则需要进行扩容或迁移了。
• 3、如free的值很低，基于接近于0，也不一定就是系统内存已经耗尽，还需要结合buffer和cache的使用量，如果buffer和cache占用了很多内存资源，则代表没有问题，说明系统把空闲的内存都用于缓存，反而是提升了I/O性能，当系统需要内存时，buffer和cache可以随时被回收回来。
• 4、如果bi和bo值很大，则说明系统正在进行大量的磁盘读写操作。如果是用户正在进行的操作，则没有问题，否则需要进行排查哪个设备或分区在进行大量读写操作。
• 5、如果us的值经常大于50%，则说明用户进程占用的CPU时间比较多，需要对占用较多的程序进行排查和优化了。
• 6、如果sy值比较高，需要排查系统是否存在问题。
• 7、如果wa值比较高，则说明CPU总是在等待I/O操作，说明磁盘已经成为瓶颈，需要排查磁盘是否存在问题或优化程序的读写操作
• 8、如果r值总是超过CPU核数，则说明CPU可能成为瓶颈，可考核升级CPU等

mpstat

    mpstat全称Multiprocessor statistics，也是一个监控工具，主要对象是CPU。

基本用法

mpstat [选项] [采样间隔] [采样样本数]

常用选项如下所示：

选项	解释
-I	显示中断统计信息
-P	显示指定CPU编号的统计信息，0为第一个CPU
-u	显示CPU的使用情况
-A	等同于-u -I ALL -P ALL

与-I一起使用的参数如下所示
- SUM:显示所有CPU中断次数之和
- CPU:显示每个CPU中断次数
- ALL:将SUM和CPU的内容一起显示

与-P一起使用的参数如下所示
- ON:仅统计在线的CPU使用情况
- ALL：统计所有CPU的使用情况

CPU常用指标

    该指标一般是使用选项-u出来的统计结果，如下所示：

指标	解释
CPU	CPU编号
%usr	用户进程所使用的CPU占比
%nice	对进程进行降级时的CPU占比
%sys	内核进行使用的CPU占比
%iowait	空闲态中等待I/O请求所使用的CPU占比
%irq	处理系统中断所使用的CPU占比
%soft	软件中断所使用的CPU占比
%steal	虚拟管理程序所使用的CPU占比
%guest	运行虚拟处理器所使用的CPU占比
%gnice	运行降级虚拟程序所使用的CPU占比
%idle	CPU空闲态的CPU占比

用法示例

1、查看所有CPU运行状态

2、查看指定CPU编号的运行状态

3、查看CPU中断情况

    因为CPU的运算速度比外部硬件要快很多。以硬盘为例，如果是简单的顺序执行，则CPU需要等待很长
时间，不停询问硬盘是否读取完成，而这样会浪费很多CPU时间。为此人们提出一种中断机制，使得读取硬
盘这样的操作交给其他设备来完成，而CPU则挂起当前进程，将控制权转让给其他来处理的进程，当其他设
备处理完成后通知CPU，系统将当前进程标识为活动进行，从而继续执行，处理硬盘的读取操作。

top

    top是Linux中一个常用的性能监控工具并能周期性地进行更新，我们因此也可以快速了解服务器的运行状态。

基本用法

top [选项]

常用的选项如下所示：

选项	解释
-b	以批处理模式进行操作
-c	显示完整的命令信息
-d	更新时间间隔
-n number	指定循环显示的次数
-u number/name	显示指定用户ID/用户名的进程
-p pid
-s	安全模式
-S	累积模式

交互模式

    交换械是指在top显示相关信息时，在不影响显示信息的同时进行的其他操作等，详细如下所示：

快捷键	说明
f	添加或删除进程信息项
k	终止进程，需要输入PID号
r	更改进程优先级
S	切换到累积模式
s或d	更改刷新时间
m	切换显示内存信息
t	切换显示进程和CPU状态信息
c	切换显示命令名称和完整命令行
P	根据CPU使用率大小进行排序
T	根据时间/累计时间进行排序
W	将当前设置保存到~/.toprc文件中
q	退出top进程
b	将当前进程进行高亮显示
l	是否显示系统负载信息和启动时间
1（数字1）	显示每个CPU核心单独的性能数据

用法示例

1、第一个示例：

示例详解

• 系统级信息
  

• 进程指标信息

指标	说明	参考值
PID	进程ID
PRID	父进程ID
USER	进程所属用户，启用进程的用户名
PR	Priority缩写，进程优先级
NI	Nice缩写，用于调节优先级，与PR有关，越小越早被执行	-20~20 正数优先级降低，负数优先级提升
VIRT	进程虚拟内存使用量
RES	进程使用且未被交换出的物理内存使用量
SHR	共享内存使用量
S	进程状态	R：运行 S:睡眠 D：不可中断的睡眠状态 T:跟踪、停止 僵尸
%CPU	CPU使用率
%MEM	内存使用率
TIME+	进程的CPU使用时间累积和	单位为1/100秒
TIME	进程占用的CPU时间累积和	单位为秒
RUSER	进程的实际用户名，即登录到Shell所用用户名
UID	进程所属用户的ID
GROUP	进程所属的组名
TTY	启动进程的终端名称
P	进程最近一次所使用的CPU编号
SWAP	进程使用且被交换出来的虚拟内存使用量
CODE	进程对应的可执行代码所占用的物理内存量
DATA	进程对应的数据部分（数据段、栈等）所占用的物理内存量
nFLT	页面错误次数
nDRT	最后一次写入到目前为止被修改过的页面数
WCHAN	如果进程处理睡眠状态，则显示睡眠状态中系统调用名
Flags	进程标志
COMMAND	进程所对应的命令名

iostat

    iostat命令主要用来CPU的统计信息和每个设备、硬盘的IO统计信息

基本用法

iostat [选项] [采样间隔] [采样样本数]

常用的选项如下所示：

选项	解释
-c	仅显示CPU的统计信息，即单独输出CPU的平均统计信息
-d	仅显示设备的统计信息
-h	将各设备的统计信息以易于查看的方式进行显示
-k	以kb/s显示统计信息
-m	以mb/s显示统计信息
-t	增加显示时间戳
-x	显示额外信息
-y	忽略自系统启动以来的第一行信息

用法示例

1、iostat示例

2、查看硬盘的IO信息

各指标详细解释如下所示：

指标	说明
tps	每秒进程的I/O读写请求总数
MB_read/s	每秒读取的字节数，单位为MB/s
MB_wrtn/s	每秒写入的字节数，单位为MB/s
MB_read	读取的字节总数 ，单位为MB
MB_wrtn	写入的字节总数 ，单位为MB

看到第一组第一行的数字非常大，是否就可以断定I/O存在问题了？ 在iostat输出的第一组第一行数据，
表示是自Linux系统启动刚才本命令执行这段期间的统计结果，而后面的几组数据才真正表示了在iostat
采样周期的统计结果，而如果要排除第一组的数据可以使用选项 -y

3、显示额外的统计信息

各指标详细解释如下所示：

指标	说明
rrqm/s	每秒对该设备的读取请求总次数
wrqm/s	每秒对该设备的写入请求总次数
r/s	每秒完成读取的I/O次数
w/s	每秒完成写入的I/O次数
rMB/s	每秒实际读取的大小，单位为MB
wMB/s	每秒实际写入的大小，单位为MB
avgrq-sz	平均每次I/O操作的数据大小
avgqu-sz	平均等待处理I/O操作的队列长度
await	平均每次I/O请求等待时间(含等待时间和处理时间)，一般应低于5ms
r_await	每次读取I/O请求等待时间
w_await	每次写入I/O请求等待时间
svctm	平均每次I/O操作的服务时间
%util	周期内用于I/O操作的时间比率,即I/O队列非空的时间比率，即(r/s+w/s )*(svctm/1000)

需要关注的参数如下所示：

• %util：表示磁盘的忙碌情况，较大则代表I/O请求太多，硬盘可能存在瓶颈，一般不超过80%
• await大于svctm:差值越小，则说明队列时间越短，反之差值越大，则队列时间越长，系统可能存在问题
• svctm接近await，则说明I/O几乎没有等待时间
• await远大于svctm，则说明I/O队列太长，则响应时间会变长

4、显示CPU统计信息

各指标详细解释如下所示：

指标	说明
%user	显示CPU在用户级(应用程序)执行时的时间占比
%nice	显示CPU在用户级(应用程序)使用NICE权限执行时的时间占比
%system	显示CPU在系统级(内核)执行时的时间占比
%iowait	显示CPU在空闲状态期间未完成的磁盘I/O时间占比
%steal	显示hypervisor服务另一个虚拟处理器时，虚拟CPU等待实际CPU的时间占比
%idle	显示CPU在空闲状态期间系统未完成的磁盘I/O时间占比

• 如果steal值比较高的话，需要扩容虚拟机，这是因为服务器上的另一个虚拟机可能拥有更大更多的CPU时间片而占用了你的虚拟机的CPU时间
• 如果iowait值比较高，则可能硬盘存在I/O瓶颈
• 如果idle值比较高，则表示CPU长期处于空闲状态
• 如果idle值比较高但系统响应慢时，则有可能是CPU在等待内存分配，可考虑扩容内存容量
• 如果idle值如果长期低于10%，则CPU处理能力是瓶颈

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