本文介紹Linux常用性能統計分析命令，監控進程或者系統性能。主要包括CPU（top、mpstat）、內存（vmstat、free）、I/O（iostat）、網絡性能（sar）、系統日志信息（demsg）、查看進程狀態（pidstat）。下面簡要介紹這些命令的使用方法。
mpstat、iostat、pidstat和sr命令需要安裝sysstat軟件包，sysstat包含了系統性能監測工具，安裝方法如下：
yum install sysstat # CentOS
apt-get install sysstat # Ubuntu
負載
CPU負載（cpu load）指的是某個時間點進程對系統產生的壓力。表示特定時間間隔內運行隊列中的平均進程數，如果一個進程滿足以下條件則其就會位于運行隊列中:
- 它沒有在等待IO操作的結果
- 它沒有主動進入等待狀態(也就是沒有調用'wait')
- 沒有被停止(例如：等待終止)
單CPU滿負荷運行時cpu_load為1，當多個CPU或多核時，相當于大橋有多個車道，滿負荷運行時cpu_load值為CPU數或多核數；CPU負載的計算（以單CPU為例），假設一分鐘內執行10個任務代表滿負荷，當一分鐘給出30個任務時，CPU只能處理10個，剩余20個不能處理，cpu_load=3；
單核CPU
- cpu load = 1，滿負載運行
- cpu load = 0.5，半負載運行
- cpu load = 1.7，超負載運行
一般來說，每個CPU內核當前活動進程數不大于3，則系統運行表現良好!
如果多核cpu，需要累加4核cpu12
uptime
uptime命令顯示的平均負載包括了正在或準備運行在CPU上的進程和阻塞在不可中斷睡眠狀態(uninterruptible) I/O(通常是磁盤I/O)上的進程。
[root@server ~]# uptime
16:54:53 up 29 days, 2:02, 1 user, load average: 0.03, 0.03, 0.00
[root@server ~]# cat /proc/loadavg
0.03 0.03 0.00 3/166 16903
- 顯示最近1分鐘、5分鐘、15分鐘系統負載的移動平均值，它們共同展現了負載隨時間變動的情況。
- 3：正在運行的進程數，166：總的進程數，16903：最近運行進程的ID。
ps和top命令
ps命令
ps命令是ProcessStatus的縮寫，用于查看系統進程信息
- -e，-A：顯示所有進程，包括其他用戶的進程
- -f：顯示完整格式
- -l：顯示長列表
- -a：所有進程，加上-x參數會顯示沒有控制終端的進程
- -u：username，顯示指定用戶的進程，例如ps -u root
- -x：顯示當前用戶在所有終端下的進程
- -aux：顯示所有進程，包括所有用戶，分組情況
ps常用用法，通常與grep組合使用
1.顯示dhcpd進程ps ax | grep dhcpd | grep -v grep
2.ps-ef
查看全格式的全部進程
3.ps-aux
顯示所有進程
按照CPU或者內存用量來篩選進程：
ps -aux --sort -pcpu
# 或
ps -aux --sort -pmem
終止進程
# 強制中斷正在執行的命令，如，命令長時間沒有響應的情況下
Ctrl+C組合鍵
# kill命令
kill -9 進程ID
# killall命令：終止指定名稱的所有進程
killall -9 dhclient
top命令
ps命令列出的是當前進程的快照，top可用于持續監視系統性能，
動態顯示進程信息。
- -n 獲取多次cpu的執行情況，top -n 4：只更新4次
- -d 間隔時間，top -d 4：每隔4秒更新一次
- -p 獲取指定端口進程的數據，top -p 22
每隔1秒檢測指定進程的cpu，檢測20次
示例
打印指定pid進程的cpu信息，間隔時間為1s，打印20次
查看進程的pid：
循環打印
# 打印一次
top -p 1 -n 1 | grep systemd | awk '{print $10}'
# 循環打印20次
for i in {1..20};do top -p 1 -n 1 | grep systemd | awk '{print $10}';sleep 1s;done
for((i=0;i20;i++));do top -p 1 -n 1 | grep systemd | awk '{print $10}';sleep 1s;done
dmesg | tail
默認顯示最新的10個系統信息，可以查看導致性能問題的錯誤信息。
1. 顯示最新的20個系統信息
[root@centos7 ~]# dmesg | tail -20
[ 15.356358] RPC: Registered named UNIX socket transport module.
[ 15.356360] RPC: Registered udp transport module.
[ 15.356361] RPC: Registered tcp transport module.
[ 15.356362] RPC: Registered tcp NFSv4.1 backchannel transport module.
[ 15.551529] type=1305 audit(1584428235.986:4): audit_pid=1054 old=0 auid=4294967295 ses=4294967295 subj=system_u:system_r:auditd_t:s0 res=1
[ 19.223990] NET: Registered protocol family 40
[ 23.857606] ip6_tables: (C) 2000-2006 Netfilter Core Team
[ 24.130255] Ebtables v2.0 registered
[ 24.366128] Netfilter messages via NETLINK v0.30.
[ 24.418582] ip_set: protocol 7
[ 24.517273] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_UP): ens33: link is not ready
[ 24.521156] e1000: ens33 NIC Link is Up 1000 Mbps Full Duplex, Flow Control: None
[ 24.524658] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_UP): ens33: link is not ready
[ 24.524669] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_CHANGE): ens33: link becomes ready
[ 24.528687] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_UP): ens34: link is not ready
[ 24.532350] e1000: ens34 NIC Link is Up 1000 Mbps Full Duplex, Flow Control: None
[ 24.535760] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_UP): ens34: link is not ready
[ 24.574912] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_UP): ens34: link is not ready
[ 25.391535] nf_conntrack version 0.5.0 (16384 buckets, 65536 max)
[ 25.525351] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_CHANGE): ens34: link becomes ready
[root@centos7 ~]#
2. 顯示開始的20個系統信息
[root@centos7 ~]# dmesg | head -20
[ 0.000000] Initializing cgroup subsys cpuset
[ 0.000000] Initializing cgroup subsys cpu
[ 0.000000] Initializing cgroup subsys cpuacct
[ 0.000000] Linux version 3.10.0-1062.el7.x86_64 (mockbuild@kbuilder.bsys.centos.org) (gcc version 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-36) (GCC) ) #1 SMP Wed Aug 7 18:08:02 UTC 2019
[ 0.000000] Command line: BOOT_IMAGE=/vmlinuz-3.10.0-1062.el7.x86_64 root=UUID=d7dc0c9e-a27d-4239-aba4-7c2e51d9fc93 ro crashkernel=auto spectre_v2=retpoline rhgb quiet LANG=en_US.UTF-8
[ 0.000000] Disabled fast string operations
[ 0.000000] e820: BIOS-provided physical RAM map:
[ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x0000000000000000-0x000000000009ebff] usable
[ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x000000000009ec00-0x000000000009ffff] reserved
[ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x00000000000dc000-0x00000000000fffff] reserved
[ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x0000000000100000-0x000000007fedffff] usable
[ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x000000007fee0000-0x000000007fefefff] ACPI data
[ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x000000007feff000-0x000000007fefffff] ACPI NVS
[ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x000000007ff00000-0x000000007fffffff] usable
[ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x00000000f0000000-0x00000000f7ffffff] reserved
[ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x00000000fec00000-0x00000000fec0ffff] reserved
[ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x00000000fee00000-0x00000000fee00fff] reserved
[ 0.000000] BIOS-e820: [mem 0x00000000fffe0000-0x00000000ffffffff] reserved
[ 0.000000] NX (Execute Disable) protection: active
[ 0.000000] SMBIOS 2.7 present.
[root@centos7 ~]#
vmstat 1
全稱 virtual memory stat，逐行輸出虛擬內存狀態統計信息
[root@centos7 ~]# vmstat
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st
1 0 0 1424832 2084 195100 0 0 47 4 45 55 0 0 99 1 0
vmstat 1 ：每隔一秒打印一次
[root@centos7 ~]#
[root@centos7 ~]# vmstat 1 #1s打印一個
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st
1 0 0 1424472 2084 195120 0 0 28 2 30 37 0 0 99 1 0
0 0 0 1424456 2084 195120 0 0 0 0 38 53 0 0 100 0 0
0 0 0 1424456 2084
參數解釋：
- r: 運行隊列中進程數量
- b: 等待IO的進程數量
- swpd：使用的虛擬內存
- free：可用內存
- buff：用作緩沖的內存大小
- cache：用作緩存的內存大小
- us：用戶進程執行時間(user time)
- sy：系統進程執行時間(system time
- id：空閑時間(包括IO等待時間)，中央處理器的空閑時間
- wa：等待IO時間
free -m
查看linux內存使用情況
[root@centos7 ~]# free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 1819 199 1471 9 148 1470
Swap: 4095 0 4095
- Mem：物理內存
- totel：總的物理內存 單位為：M
- used：用掉的內存
- free：空閑的物理內存
- shared：共享內存
- buff/cache：緩存內存
mpstat -P ALL 1
mpstat是Multiprocessor Statistics的縮寫，實時監控CPU性能。
mpstat -P ALL 1 2：間隔1s打印報告，共打印2個
- -P ALL：監控所有CPU
- 1：間隔時間1s
- 2：打印次數2次
[root@centos7 ~]# mpstat
Linux 3.10.0-1062.el7.x86_64 (centos7) 03/18/2020 _x86_64_ (4 CPU)
04:41:47 AM CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle
04:41:47 AM all 0.66 0.00 1.39 2.65 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 95.28
[root@centos7 ~]#
[root@centos7 ~]# mpstat -P ALL 1
Linux 3.10.0-1062.el7.x86_64 (centos7) 03/18/2020 _x86_64_ (4 CPU)
04:44:11 AM CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle
04:44:11 AM all 0.39 0.00 0.82 1.54 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 97.24
04:44:11
[root@centos7 ~]#
- %usr：間隔時間段內，用戶態的CPU時間（%），不包含 nice值為負進程
- %nice：nice值為負進程的CPU時間（%）
- %sys：核心時間（%）
- %iowait：硬盤IO等待時間（%）
- %irq：硬中斷時間（%）
- %soft：軟中斷時間（%）
- %steal：虛擬機管理器在服務另一個虛擬處理器時虛擬CPU處在非自愿等待下花費時間的百分比
- %guest：運行虛擬處理器時CPU花費時間的百分比
- %idle：CPU的空閑時間（%）
pidstat 1
pidstat用于監控全部或指定進程的資源占用情況，和top命令類似，但不覆蓋輸出，有利于觀察數據隨時間的變動情況，top會覆蓋之前的輸出
pidstat -p 1 1：-p 指定進程號，間隔1s打印pid為1的進程
[root@centos7 ~]# pidstat
Linux 3.10.0-1062.el7.x86_64 (centos7) 03/18/2020 _x86_64_ (4 CPU)
04:52:29 AM UID PID %usr %system %guest %CPU CPU Command
04:52:29 AM 0 1 0.05 0.19 0.00 0.24 0 systemd
04:52:29 AM 0 2 0.00 0.00 0.00 0.00 3 kthreadd
04:52:29 AM 0 6 0.00 0.00 0.00 0.00 0 ksoftirqd/0
04:52:29
- PID：進程ID
- %usr：進程在用戶空間占用cpu的百分比
- %system：進程在內核空間占用cpu的百分比
- %guest：進程在虛擬機占用cpu的百分比
- %CPU：進程占用cpu的百分比，各個CPU上的使用量的總和
- CPU：處理進程的cpu編號
- Command：當前進程對應的命令
iostat 1
iostat用于顯示CPU和塊設備（磁盤I/O）相關的統計信息
[root@centos7 ~]# iostat 1
Linux 3.10.0-1062.el7.x86_64 (centos7) 03/18/2020 _x86_64_ (4 CPU)
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
0.15 0.00 0.34 0.60 0.00 98.92
Device: tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn
sda 9.46 158.59 15.05 142895 13561
scd0 0.02 1.14 0.00 1028 0
avg-cpu：總體cpu使用情況統計信息
linux各種設備文件在/dev目錄下可以看到
- tps：每秒進程向磁盤設備下發的IO讀、寫請求數量
- kB_read/s：每秒從驅動器讀入的數據量
- kB_wrtn/s：每秒從驅動器寫入的數據量
- kB read：讀入數據總量
- kB wrtn：寫入數據總量
sar命令
sar（System ActivityReporter）：系統活動情況報告，
是Linux系統性能分析工具。可以用來分析磁盤I/O、CPU效率、內存使用等，下面介紹它的分析網絡性能用法。
sar -n DEV 1
檢查網絡流量的工作負載，可用來檢查網絡流量是否已經達到限額。
[root@centos7 dev]# sar -n DEV 1
Linux 4.18.0-147.5.1.el8_1.x86_64 (iZ8vb54310gt89j8qct198Z) 12/19/2020 _x86_64_ (1 CPU)
08:08:37 PM IFACE rxpck/s txpck/s rxkB/s txkB/s rxcmp/s txcmp/s rxmcst/s %ifutil
08:08:38 PM eth0 4.00 2.00 0.23 0.27 0.00 0.00 0.00 0.00
08:08:38 PM lo 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
08:08:38 PM docker0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
sar -n TCP 1
顯示TCP連接情況，可用來描述系統負載
[root@centos7 dev]# sar -n TCP,ETCP 1
Linux 4.18.0-147.5.1.el8_1.x86_64 (iZ8vb54310gt89j8qct198Z) 12/19/2020 _x86_64_ (1 CPU)
08:15:48 PM active/s passive/s iseg/s oseg/s
08:15:49 PM 0.00 0.00 1.00 1.00
08:15:48 PM atmptf/s estres/s retrans/s isegerr/s orsts/s
08:15:49 PM 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
- active/s：主動連接數，本地每秒創建的TCP連接數
- passive/s：被動連接數，遠程每秒創建的TCP連接數
- retrans/s：每秒TCP重傳次數
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