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原标题:系统状态统计和查看,细说Linux系统优化

浏览次数:64 时间:2019-12-01

##/proc的意义
在linux查看各种状态,其实质是查看内核中相关进程的数据结构中的项通过工具将其格式化后输出出来。但是内核的数据是绝对不能随意查看或更改的,至少不能直接去修改。所以,在linux上出现了伪文件系统/proc,它是内核中各属性或状态向外提供访问和修改的接口。
##查看进程信息

作为一名linux系统管理员,最主要的工作是优化系统配置,使应用在系统上以最优的状态运行,但是由于硬件问题、软件问题、网络环境等的复杂性 和多变性,导致对系统的优化变得异常复杂,如何定位性能问题出在哪个方面,是性能优化的一大难题, 本章从系统入手,重点讲述由于系统软、硬件配置不当可能造成的性能问题,并且给出了检测系统故障和优化性能的一般方法和流程。
1 cpu性能评估
Cpu是影响Linux性能的主要因素之一,下面先介绍几个查看CPU性能的命令。
1.1 vmstat命令
该命令可以显示关于系统各种资源之间相关性能的简要信息,这里我们主要用它来看CPU的一个负载情况。
下面是vmstat命令在某个系统的输出结果:
[[email protected] ~]# vmstat 2 3
procs ———–memory———- —swap– —–io—- –system– —–cpu——
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st
0 0 0 162240 8304 67032 0 0 13 21 1007 23 0 1 98 0 0
0 0 0 162240 8304 67032 0 0 1 0 1010 20 0 1 100 0 0
0 0 0 162240 8304 67032 0 0 1 1 1009 18 0 1 99 0 0
对上面每项的输出解释如下:
 procs
 r列表示运行和等待cpu时间片的进程数,这个值如果长期大于系统CPU的个数,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列表示切换到内存交换区的内存数量(以k为单位)。如果swpd的值不为0,或者比较大,只要si、so的值长期为0,这种情况下一般不用担心,不会影响系统性能。
 free列表示当前空闲的物理内存数量(以k为单位)
 buff列表示buffers cache的内存数量,一般对块设备的读写才需要缓冲。
 cache列表示page cached的内存数量,一般作为文件系统cached,频繁访问的文件都会被cached,如果cache值较大,说明cached的文件数较多,如果此时IO中bi比较小,说明文件系统效率比较好。
 swap
 si列表示由磁盘调入内存,也就是内存进入内存交换区的数量。
 so列表示由内存调入磁盘,也就是内存交换区进入内存的数量。
一般情况下,si、so的值都为0,如果si、so的值长期不为0,则表示系统内存不足。需要增加系统内存。
 IO项显示磁盘读写状况
 Bi列表示从块设备读入数据的总量(即读磁盘)(每秒kb)。
 Bo列表示写入到块设备的数据总量(即写磁盘)(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,则表示系统磁盘IO有问题,应该考虑提高磁盘的读写性能。
 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。
上面这2个值越大,会看到由内核消耗的CPU时间会越多。
 CPU项显示了CPU的使用状态,此列是我们关注的重点。
 us列显示了用户进程消耗的CPU 时间百分比。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%,就需要考虑优化程序或算法。
 sy列显示了内核进程消耗的CPU时间百分比。Sy的值较高时,说明内核消耗的CPU资源很多。
根据经验,us+sy的参考值为80%,如果us+sy大于 80%说明可能存在CPU资源不足。
 id 列显示了CPU处在空闲状态的时间百分比。
 wa列显示了IO等待所占用的CPU时间百分比。wa值越高,说明IO等待越严重,根据经验,wa的参考值为20%,如果wa超过20%,说明IO等待严重,引起IO等待的原因可能是磁盘大量随机读写造成的,也可能是磁盘或者磁盘控制器的带宽瓶颈造成的(主要是块操作)。
综上所述,在对CPU的评估中,需要重点注意的是procs项r列的值和CPU项中us、sy和id列的值。
1.2 sar命令
检查CPU性能的第二个工具是sar,sar功能很强大,可以对系统的每个方面进行单独的统计,但是使用sar命令会增加系统开销,不过这些开销是可以评估的,对系统的统计结果不会有很大影响。
下面是sar命令对某个系统的CPU统计输出:
[[email protected] ~]# sar -u 3 5
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 11/28/2008 _i686_ (8 CPU)

pstree命令

11:41:24 AM CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle
11:41:27 AM all 0.88 0.00 0.29 0.00 0.00 98.83
11:41:30 AM all 0.13 0.00 0.17 0.21 0.00 99.50
11:41:33 AM all 0.04 0.00 0.04 0.00 0.00 99.92
11:41:36 AM all 0.29 0.00 0.13 0.00 0.00 99.58
11:41:39 AM all 0.38 0.00 0.17 0.04 0.00 99.41
Average: all 0.34 0.00 0.16 0.05 0.00 99.45
对上面每项的输出解释如下:
 %user列显示了用户进程消耗的CPU 时间百分比。
 %nice列显示了运行正常进程所消耗的CPU 时间百分比。
 %system列显示了系统进程消耗的CPU时间百分比。
 %iowait列显示了IO等待所占用的CPU时间百分比
 %steal列显示了在内存相对紧张的环境下pagein强制对不同的页面进行的steal操作 。
 %idle列显示了CPU处在空闲状态的时间百分比。
这个输出是对系统整体CPU使用状况的统计,每项的输出都非常直观,并且最后一行Average是个汇总行,是上面统计信息的一个平均值。
需要注意的一点是:第一行的统计信息中包含了sar本身的统计消耗,所以%user列的值会偏高一点,不过,这不会对统计结果产生多大影响。
在一个多CPU的系统中,如果程序使用了单线程,会出现这么一个现象,CPU的整体使用率不高,但是系统应用却响应缓慢,这可能是由于程序使用单线程的原因,单线程只使用一个CPU,导致这个CPU占用率为100%,无法处理其它请求,而其它的CPU却闲置,这就导致 了整体CPU使用率不高,而应用缓慢 现象的发生 。
针对这个问题,可以对系统的每个CPU分开查询,统计每个CPU的使用情况:
[[email protected] ~]# sar -P 0 3 5
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 11/29/2008 _i686_ (8 CPU)

选项说明:
  -a:显示进程的命令行
  -c:展开分支
  -h:高亮显示当前正在运行的进程及其父进程
  -p:显示进程的pid,此选项也将展开分之
  -l:允许显示长格式进程

06:29:33 PM CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle
06:29:36 PM 0 3.00 0.00 0.33 0.00 0.00 96.67
06:29:39 PM 0 0.67 0.00 0.33 0.00 0.00 99.00
06:29:42 PM 0 0.00 0.00 0.33 0.00 0.00 99.67
06:29:45 PM 0 0.67 0.00 0.33 0.00 0.00 99.00
06:29:48 PM 0 1.00 0.00 0.33 0.33 0.00 98.34
Average: 0 1.07 0.00 0.33 0.07 0.00 98.53
这个输出是对系统的第一颗CPU的信息统计,需要注意的是,sar中对CPU的计数是从0开始的,因此,“sar -P 0 3 5”表示对系统的第一颗CPU进行信息统计,“sar -P 4 3 5”则表示对系统的第五颗CPU进行统计。依次类推。可以看出,上面的系统有八颗CPU。
1.3 iostat命令
iostat指令主要用于统计磁盘IO状态,但是也能查看CPU的使用信息,它的局限性是只能显示系统所有CPU的平均信息,看下面的一个输出:
[[email protected] ~]# iostat -c
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 11/29/2008 _i686_ (8 CPU)

ps命令

avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
2.52 0.00 0.30 0.24 0.00 96.96
在这里,我们使用了“-c”参数,只显示系统CPU的统计信息,输出中每项代表的含义与sar命令的输出项完全相同,不再详述。
1.4 uptime命令
uptime是监控系统性能最常用的一个命令,主要用来统计系统当前的运行状况,输出的信息依次为:系统现在的时间、系统从上次开机到现在运行了多长时间、系统目前有多少登陆用户、系统在一分钟内、五分钟内、十五分钟内的平均负载。看下面的一个输出:
[[email protected] ~]# uptime
18:52:11 up 27 days, 19:44, 2 users, load average: 0.12, 0.08, 0.08
这里需要注意的是load average这个输出值,这三个值的大小一般不能大于系统CPU的个数,例如,本输出中系统有8个CPU,如果load average的三个值长期大于8时,说明CPU很繁忙,负载很高,可能会影响系统性能,但是偶尔大于8时,倒不用担心,一般不会影响系统性能。相反,如果load average的输出值小于CPU的个数,则表示CPU还有空闲的时间片,比如本例中的输出,CPU是非常空闲的。
1.5 本节小结
上面介绍了检查CPU使用状况的四个命令,通过这些命令需要了解的是:系统CPU是否出现性能瓶颈,也就是说,以上这些命令只能查看CPU是否繁忙,负载是否过大,但是无法知道CPU为何负载过大,因而,判断系统CPU出现问题后,要结合top、ps等命令进一步检查是由那些进程导致CPU负载过大的。引起CPU资源紧缺的原因可能是应用程序不合理造成的,也可能是硬件资源匮乏引起的,所以,要具体问题具体分析,或者优化应用程序,或者增加系统CPU资源。
2 内存性能评估
内存的管理和优化是系统性能优化的一个重要部分,内存资源的充足与否直接影响应用系统的使用性能,在进行内存优化之前,一定要熟悉linux的内存管理机制,这一点我们在前面的章节已经有深入讲述,本节的重点是如何通过系统命令监控linux系统的内存使用状况。
2.1 free 命令
free是监控linux内存使用状况最常用的指令,看下面的一个输出:
[[email protected] ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 8111 7185 925 0 243 6299
-/+ buffers/cache: 643 7468
Swap: 8189 0 8189
“free –m”表示以M为单位查看内存使用情况,在这个输出中,我们重点关注的应该是free列与cached列的输出值,由输出可知,此系统共8G内存,系统空闲内存还有925M,其中,Buffer Cache占用了243M,Page Cache占用了6299M,由此可知系统缓存了很多的文件和目录,而对于应用程序来说,可以使用的内存还有7468M,当然这个7468M包含了Buffer Cache和Page Cache的值。在swap项可以看出,交换分区还未使用。所以从应用的角度来说,此系统内存资源还非常充足。
一般有这样一个经验公式:应用程序可用内存/系统物理内存>70%时,表示系统内存资源非常充足,不影响系统性能,应用程序可用内存/系统物理内存<20%时,表示系统内存资源紧缺,需要增加系统内存,20%<应用程序可用内存/系统物理内存<70%时,表示系统内存资源基本能满足应用需求,暂时不影响系统性能。
free命令还可以适时的监控内存的使用状况,使用“-s”参数可以在指定的时间段内不间断的监控内存的使用情况:
[[email protected] ~]# free -b -s 5
total used free shared buffers cached
Mem: 8505901056 7528706048 977195008 0 260112384 6601158656
-/+ buffers/cache: 667435008 7838466048
Swap: 8587149312 163840 8586985472

ps aux各列的意义

total used free shared buffers cached
Mem: 8505901056 7526936576 978964480 0 260128768 6601142272
-/+ buffers/cache: 665665536 7840235520
Swap: 8587149312 163840 8586985472

  %CPU:表示CPU占用百分比,计算方式是“进程占用CPU时间/CPU总时间”
  %MEM:表示各进程所占物理内存百分比
  VSZ:表示各进程占用的虚拟内存,也就是其在线性地址空间中占用的内存
  RSS:表示各进程占用的实际物理内存,单位为Kb
  TTY:表示属于哪个终端,"?"表示不依赖于终端的进程
  TAT:进程所处的状态
  D:不可中断睡眠
  R:运行中或等待队列中的进程(running/runnable)
  S:可中断睡眠
  T:进程处于stopped状态
  Z:僵尸进程
对于BSD风格的ps选项,进程的状态还会显示下面几个组合信息。
  <:高优先级进程
  N:低优先级进程
  L:该进程在内存中有被锁定的页
  s:表示该进程是session leader,即进程组的首进程。例如管道左边的 进程,shell脚本中的shell进程
  l:表示该进程是一个线程
  +:表示是前段进程。前段进程一般来说都是依赖于终端的

total used free shared buffers cached
Mem: 8505901056 7523987456 981913600 0 260141056 6601129984
-/+ buffers/cache: 662716416 7843184640
Swap: 8587149312 163840 8586985472
其中,“-b”表示以千字节(也就是1024字节为单位)来显示内存使用情况。
2.2 通过watch与free相结合动态监控内存状况
watch是一个非常有用的命令,几乎每个linux发行版都带有这个工具,通过watch,可以动态的监控命令的运行结果,省去手动执行的麻烦。
可以在watch后面跟上需要运行的命令,watch就会自动重复去运行这个命令,默认是2秒钟执行一次,并把执行的结果更新在屏幕上。例如:
[[email protected] ~]# watch -n 3 -d free
Every 3.0s: free Sun Nov 30 16:23:20 2008

  START:表示进程是何时被创建的
  TIME:表示各进程占用的CPU时间
  COMMAND:表示进程的命令行。如果是内核线程,则使用方括号"[]"包围

total used free shared buffers cached
Mem: 8306544 7349548 956996 0 203296 6500024
-/+ buffers/cache: 646228 7660316
Swap: 8385888 160 8385728
其中,“-n”指定重复执行的时间,“-d”表示高亮显示变动。
2.3 vmstat命令监控内存
vmstat命令在监控系统内存方面功能强大,请看下面的一个输出:
procs ———–memory———- —swap– —–io—- –system– —-cpu—-
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
0 0 906440 22796 155616 1325496 340 180 2 4 1 4 80 0 10 10
0 0 906440 42796 155616 1325496 320 289 0 54 1095 287 70 15 0 15
0 0 906440 42884 155624 1325748 236 387 2 102 1064 276 78 2 5 15
对于内存的监控,在vmstat中重点关注的是swpd、si和so行,从这个输出可以看出,此系统内存资源紧缺,swpd占用了900M左右内存,si和so占用很大,而由于系统内存的紧缺,导致出现15%左右的系统等待,此时增加系统的内存是必须要做的。
2.4 sar -r命令组合
sar命令也可以监控linux的内存使用状况,可以通过“sar –r”组合查看系统内存和交换空间的使用率。请看下面的一个输出:
[[email protected] ~]# sar -r 2 3
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 11/30/2008 _i686_ (8 CPU)

ps -elf

09:57:33 PM kbmemfree kbmemused %memused kbbuffers kbcached kbcommit %commit
09:57:35 PM 897988 7408556 89.19 249428 6496532 786556 4.71
09:57:37 PM 898564 7407980 89.18 249428 6496532 784276 4.70
09:57:39 PM 899196 7407348 89.17 249440 6496520 782132 4.69
Average: 898583 7407961 89.18 249432 6496528 784321 4.70
其中:
Kbmemfree表示空闲物理内存大小,kbmemused表示已使用的物理内存空间大小,%memused表示已使用内存占总内存大小的百分比,kbbuffers和kbcached分别表示Buffer Cache和Page Cache的大小,kbcommit和%commit分别表示应用程序当前使用的内存大小和使用百分比。
可以看出sar的输出其实与free的输出完全对应,不过sar更加人性化,不但给出了内存使用量,还给出了内存使用的百分比以及统计的平均值。从%commit项可知,此系统目前内存资源充足。
2.5 本节小结
上面介绍了内存监控常用的几个指令以及一些经验规则,其实现在的系统在内存方面出现的瓶颈已经很少,因为内存价格很低,充足的内存已经完全能满足应用程序和系统本身的需要,如果系统在内存方面出现瓶颈,很大的可能是应用程序本身的问题造成的。
3 磁盘I/O性能评估
在对磁盘I/O性能做评估之前,必须知道的几个方面是:
 熟悉RAID存储方式,可以根据应用的不同,选择不同的RAID方式,例如,如果一个应用经常有大量的读操作,可以选择RAID5方式构建磁盘阵列存储数据,如果应用有大量的、频繁的写操作,可以选择raid0存取方式,如果应用对数据安全要求很高,同时对读写也有要求的话,可以考虑raid01存取方式等等。
 尽可能用内存的读写代替直接磁盘I/O,使频繁访问的文件或数据放入内存中进行操作处理,因为内存读写操作比直接磁盘读写的效率要高千倍。
 将经常进行读写的文件与长期不变的文件独立出来,分别放置到不同的磁盘设备上。
 对于写操作频繁的数据,可以考虑使用裸设备代替文件系统。这里简要讲述下文件系统与裸设备的对比:
使用裸设备的优点有:
 数据可以直接读写,不需要经过操作系统级的缓存,节省了内存资源,避免了内存资源争用。
 避免了文件系统级的维护开销,比如文件系统需要维护超级块、I-node等。
 避免了操作系统的cache预读功能,减少了I/O请求。
使用裸设备的缺点是:
 数据管理、空间管理不灵活,需要很专业的人来操作。
其实裸设备的优点就是文件系统的缺点,反之也是如此,这就需要我们做出合理的规划和衡量,根据应用的需求,做出对应的策略。
下面接着介绍对磁盘IO的评估标准。
3.1 sar -d命令组合
通过“sar –d”组合,可以对系统的磁盘IO做一个基本的统计,请看下面的一个输出:
[[email protected] ~]# sar -d 2 3
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 11/30/2008 _i686_ (8 CPU)

选项说明
  -e:输出全部信息
  -f:全格式输出
  -l:长格式输出

11:09:33 PM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
11:09:35 PM dev8-0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

各列的意义:
  F:程序的标志位。0表示该程序只有普通权限,4表示具有root超级管理员权 限,1表示该进程被创建的时候只进行了fork,没有进行exec
  S:进程的状态位,注意ps选项加了"-"的是非BSD风格选项,不会有"s""<""N ""+"等的状态标识位
  C:CPU的百分比,注意衡量方式是时间
  PRI:进程的优先级,值越小,优先级越高,越早被调度类选中运行
  NI:进程的NICE值,值为-20到19,影响优先级的方式是PRI(new)=PRI(old)+
  NI,所以NI为负数的时候,越小将导致进程优先级越高。但是要注意NICE值
    只能影响非实时进程。可以通过 renice xx 22041(xx为nice值 22041进程号)
  ADDR:进程在物理内存中哪个地方
  SZ:进程占用的实际物理内存
  WCHAN:若进程处于睡眠状态,将显示其对应内核线程的名称,若进程为R状 态,则显示"-"
  ps 后grep的问题:

11:09:35 PM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
11:09:37 PM dev8-0 1.00 0.00 12.00 12.00 0.00 0.00 0.00 0.00

在ps后加上grep筛选目标进程时,总会发现grep自身进程也被显示出来。先解释下为何会如此。
[root@xuexi ~]# ps aux | grep "crond"
root 1425 0.0 0.1 117332 1276 ? Ss Jun10 0:00 crond
root 8275 0.0 0.0 103256 856 pts/2 S+ 17:07 0:00 grep crond
通过管道将ps结果传递给grep时,管道协调了ps和grep两进程间通信,但管道的本质是进程间数据传递。管道左边的输出数据放入内存,由管道右边的进程读取。假如划分的内存不足以完全存放输出数据,则管道左边的进程将一直等待,直到管道右边取出内存中一部分的数据以让管道左边的进程继续输出,而管道右边的进程在管道左边的进程启动后也立刻启动了,但是它一直处于等待状态,等待接收管道传递来的数据(就像是平时执行命令时不给输入文件将会一直等待输入一样)。

11:09:37 PM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
11:09:39 PM dev8-0 1.99 0.00 47.76 24.00 0.00 0.50 0.25 0.05

也就是说,管道左右两端的进程是同时被创建的(不考虑父进程创建进程消耗的那点时间),但数据传输是有先后顺序的,左边先传,右边后收,所以可能会造成交叉的情况,左边还没执行完,就捕获到了右边的进程信息。在此处体现在ps还没有统计完进程信息时,grep进程就已经被ps抓到了。

Average: DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
Average: dev8-0 1.00 0.00 19.97 20.00 0.00 0.33 0.17 0.02
对上面每项的输出解释如下:
 DEV表示磁盘设备名称。
 tps表示每秒到物理磁盘的传送数,也就是每秒的I/O流量。一个传送就是一个I/O请求,多个逻辑请求可以被合并为一个物理I/O请求。
 rd_sec/s表示每秒从设备读取的扇区数(1扇区=512字节)。
 wr_sec/s表示每秒写入设备的扇区数目。
 avgrq-sz表示平均每次设备I/O操作的数据大小(以扇区为单位)。
 avgqu-sz表示平均I/O队列长度。
 await表示平均每次设备I/O操作的等待时间(以毫秒为单位)。
 svctm表示平均每次设备I/O操作的服务时间(以毫秒为单位)。
 %util表示一秒中有百分之几的时间用于I/O操作。
Linux中I/O请求系统与现实生活中超市购物排队系统有很多类似的地方,通过对超市购物排队系统的理解,可以很快掌握linux中I/O运行机制。比如:
avgrq-sz类似与超市排队中每人所买东西的多少。
avgqu-sz类似与超市排队中单位时间内平均排队的人数。
await类似与超市排队中每人的等待时间。
svctm类似与超市排队中收银员的收款速度。
%util类似与超市收银台前有人排队的时间比例。
对以磁盘IO性能,一般有如下评判标准:
正常情况下svctm应该是小于await值的,而svctm的大小和磁盘性能有关,CPU、内存的负荷也会对svctm值造成影响,过多的请求也会间接的导致svctm值的增加。
await值的大小一般取决与svctm的值和I/O队列长度以及I/O请求模式,如果svctm的值与await很接近,表示几乎没有I/O等待,磁盘性能很好,如果await的值远高于svctm的值,则表示I/O队列等待太长,系统上运行的应用程序将变慢,此时可以通过更换更快的硬盘来解决问题。
%util项的值也是衡量磁盘I/O的一个重要指标,如果%util接近100%,表示磁盘产生的I/O请求太多,I/O系统已经满负荷的在工作,该磁盘可能存在瓶颈。长期下去,势必影响系统的性能,可以通过优化程序或者通过更换更高、更快的磁盘来解决此问题。
3.2 iostat –d命令组合
通过“iostat –d”命令组合也可以查看系统磁盘的使用状况,请看如下输出:
[[email protected] ~]# iostat -d 2 3
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 12/01/2008 _i686_ (8 CPU)

要将grep自身进程排除在结果之外,方法有二:

Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn
sda 1.87 2.58 114.12 6479462 286537372

[root@xuexi ~]# ps aux | grep "crond" | grep -v "grep" # 使用-v将grep自己筛选掉
root 1425 0.0 0.1 117332 1276 ? Ss Jun10 0:00 crond

Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn
sda 0.00 0.00 0.00 0 0

[root@xuexi ~]# ps aux | grep "cron[d]"
root 1425 0.0 0.1 117332 1276 ? Ss Jun10 0:00 crond
第二种方法能成功是因为grep进程被ps捕获时的结果是"grep cron[d]",而使用cron[d]匹配时,grep将只能匹配crond,而不能匹配cron 所以"grep cron[d]"被筛选掉了。其实加上其他字符将更容易理解。

Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn
sda 1.00 0.00 12.00 0 24
对上面每项的输出解释如下:
 Blk_read/s表示每秒读取的数据块数。
 Blk_wrtn/s表示每秒写入的数据块数。
 Blk_read表示读取的所有块数
 Blk_wrtn表示写入的所有块数。
这里需要注意的一点是:上面输出的第一项是系统从启动以来到统计时的所有传输信息,从第二次输出的数据才代表在检测的时间段内系统的传输值。
可以通过Blk_read/s和Blk_wrtn/s的值对磁盘的读写性能有一个基本的了解,如果Blk_wrtn/s值很大,表示磁盘的写操作很频繁,可以考虑优化磁盘或者优化程序,如果Blk_read/s值很大,表示磁盘直接读取操作很多,可以将读取的数据放入内存中进行操作。对于这两个选项的值没有一个固定的大小,根据系统应用的不同,会有不同的值,但是有一个规则还是可以遵循的:长期的、超大的数据读写,肯定是不正常的,这种情况一定会影响系统性能。
“iostat –x”组合还提供了对每个磁盘的单独统计,如果不指定磁盘,默认是对所有磁盘进行统计,请看下面的一个输出:
[[email protected] ~]# iostat -x /dev/sda 2 3
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 12/01/2008 _i686_ (8 CPU)

[root@xuexi ~]# ps aux | grep "cron[dabc]"
root 1425 0.0 0.1 117332 1276 ? Ss Jun10 0:00 crond

avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
2.45 0.00 0.30 0.24 0.00 97.03

uptime命令
显示当前时间,已开机运行多少时间,当前有多少用户已登录系统,以及3个平均负载值。
所谓负载率(load),即特定时间长度内,cpu运行队列中的平均进程数(包括线程),一般平均每分钟每核的进程数小于3都认为正常,大于5时负载就已经非常高
在UNIX系统中,运行队列包括cpu正在执行的进程和等待cpu的进程(即所谓的可运行runable)。在Linux系统中,还包括不可中断睡眠态(IO等待)的进程。运行队列中每出现一个进程,load 就加1,进程每退出运行队列,Load就减1。如果是多核cpu,则还要除以核数。
例如,单核cpu上的负载值为"1.73 0.60 7.98"时,表示:

Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
sda 0.01 12.48 0.10 1.78 2.58 114.03 62.33 0.07 38.39 1.30 0.24

  最近1分钟:1.73表示平均可运行的进程数,这一分钟要一直不断地执行这1.73个进程。0.73个进程等待该核cpu。

avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
3.97 0.00 1.83 8.19 0.00 86.14

  最近5分钟:平均进程数还不足1,表示该核cpu在过去5分钟空闲了40%的时间。

Device:rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
sda 0.00 195.00 0.00 18.00 0.00 1704.00 94.67 0.04 2.50 0.11 0.20

  最近15分钟:7.98表示平均可运行的进程数,这15分钟要一直不断地执行这7.98个进程。

avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
4.04 0.00 1.83 8.01 0.00 86.18

  结合前5分钟的结果,说明前15-前10分钟时间间隔内,该核cpu的负载非常高。

Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
sda 0.00 4.50 0.00 7.00 0.00 92.00 13.14 0.01 0.79 0.14 0.10
这个输出基本与“sar –d”相同,需要说明的几个选项的含义为:
 rrqm/s表示每秒进行merged的读操作数目。
 wrqm/s表示每秒进行 merge 的写操作数目。
 r/s表示每秒完成读I/O设备的次数。
 w/s表示每秒完成写I/O设备的次数。
 rsec/s表示每秒读取的扇区数。
 wsec/s表示每秒写入的扇区数。
3.3 vmstat –d组合
通过“vmstat –d”组合也可以查看磁盘的统计数据,情况下面的一个输出:

如果是多核cpu,则还要将结果除以核数。例如4核时,某个最近一分钟的负载值为3.73,则意味着有3.73个进程在运行队列中,这些进程可被调度至4核中的任何一个核上运行。最近1分钟的负载值为1.6,表示这一分钟内每核cpu都空闲(1-1.6/4)=60%的时间。所以,load的理想值是正好等于CPU的核数,小于核数的时候表示cpu有空闲,超出核数的时候表示有进程在等待cpu,即系统资源不足

[[email protected] ~]# vmstat -d 3 2|grep sda
disk- ————reads———— ————writes———– —–IO——
total merged sectors ms total merged sectors ms cur sec
sda 239588 29282 6481862 1044442 4538678 32387680 295410812 186025580 0 6179
disk- ————reads———— ————writes———– —–IO——
total merged sectors ms total merged sectors ms cur sec
sda 239588 29282 6481862 1044442 4538680 32387690 295410908 186025581 0 6179
这个输出显示了磁盘的reads、writes和IO的使用状况。
3.4 本节小结
上面主要讲解了对磁盘I/O的性能评估,其实衡量磁盘I/O好坏是多方面的,有应用程序本身的,也有硬件设计上的,还有系统自身配置的问题等,要解决I/O的瓶颈,关键是要提高I/O子系统的执行效率。例如,首要要从应用程序上对磁盘读写进行优化,能够放到内存执行的操作,尽量不要放到磁盘,同时对磁盘存储方式进行合理规划,选择适合自己的RAID存取方式,最后,在系统级别上,可以选择适合自身应用的文件系统,必要时使用裸设备提高读写性能。
4 网络性能评估
网络性能的好坏直接影响应用程序对外提供服务的稳定性和可靠性,监控网络性能,可以从以下几个方面进行管理和优化。
4.1 通过ping命令检测网络的连通性
如果发现网络反应 缓慢,或者连接中断,可以通过ping来测试网络的连通情况,请看下面的一个输出:
[[email protected] ~]# ping 10.10.1.254
PING 10.10.1.254 (10.10.1.254) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=0 ttl=64 time=0.235 ms
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.164 ms
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.210 ms
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.178 ms
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.525 ms
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=5 ttl=64 time=0.571 ms
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=6 ttl=64 time=0.220 ms
— 10.10.1.254 ping statistics —
7 packets transmitted, 7 received, 0% packet loss, time 6000ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.164/0.300/0.571/0.159 ms, pipe 2
在这个输出中,time值显示了两台主机之间的网络延时情况,如果此值很大,则表示网络的延时很大,单位为毫秒。在这个输出的最后,是对上面输出信息的一个总结,packet loss表示网络的丢包率,此值越小,表示网络的质量越高。
4.2 通过netstat –i组合检测网络接口状况
netstat命令提供了网络接口的详细信息,请看下面的输出:
[[email protected] ~]# netstat -i
Kernel Interface table
Iface MTU Met RX-OK RX-ERR RX-DRP RX-OVR TX-OK TX-ERR TX-DRP TX-OVR Flg
eth0 1500 0 1313129253 0 0 0 1320686497 0 0 0 BMRU
eth1 1500 0 494902025 0 0 0 292358810 0 0 0 BMRU
lo 16436 0 41901601 0 0 0 41901601 0 0 0 LRU
对上面每项的输出解释如下:
 Iface表示网络设备的接口名称。
 MTU表示最大传输单元,单位字节。
 RX-OK/TX-OK表示已经准确无误的接收/发送了多少数据包。
 RX-ERR/TX-ERR表示接收/发送数据包时产生了多少错误。
 RX-DRP/TX-DRP表示接收/发送数据包时丢弃了多少数据包。
 RX-OVR/TX-OVR表示由于误差而遗失了多少数据包。
 Flg表示接口标记,其中:
 L:表示该接口是个回环设备。
 B:表示设置了广播地址。
 M:表示接收所有数据包。
 R:表示接口正在运行。
 U:表示接口处于活动状态。
 O:表示在该接口上禁用arp。
 P:表示一个点到点的连接。
正常情况下,RX-ERR/TX-ERR、RX-DRP/TX-DRP和RX-OVR/TX-OVR的值都应该为0,如果这几个选项的值不为0,并且很大,那么网络质量肯定有问题,网络传输性能也一定会下降。
当网络传输存在问题是,可以检测网卡设备是否存在故障,如果可能,可以升级为千兆网卡或者光纤网络,还可以检查网络部署环境是否合理。
4.3 通过netstat –r组合检测系统的路由表信息
在网络不通,或者网络异常时,首先想到的就是检查系统的路由表信息,“netstat –r”的输出结果与route命令的输出完全相同,请看下面的一个实例:
[[email protected] ~]# netstat -r
Kernel IP routing table
Destination Gateway Genmask Flags MSS Window irtt Iface
10.10.1.0 * 255.255.255.0 U 0 0 0 eth0
192.168.200.0 * 255.255.255.0 U 0 0 0 eth1
169.254.0.0 * 255.255.0.0 U 0 0 0 eth1
default 10.10.1.254 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0
关于输出中每项的具体含义,已经在前面章节进行过详细介绍,这里不再多讲,这里我们重点关注的是default行对应的值,default项表示系统的默认路由,对应的网络接口为eth0。
4.4 通过sar –n组合显示系统的网络运行状态
sar提供四种不同的选项来显示网络统计信息,通过“-n”选项可以指定4个不同类型的开关:DEV、EDEV、SOCK和FULL。DEV显示网络接口信息,EDEV显示关于网络错误的统计数据,SOCK显示套接字信息,FULL显示所有三个开关。请看下面的一个输出:
[[email protected] ~]# sar -n DEV 2 3
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 12/01/2008 _i686_ (8 CPU)

##top、htop、以及iftop命令

02:22:31 PM IFACE rxpck/s txpck/s rxkB/s txkB/s rxcmp/s txcmp/s rxmcst/s
02:22:33 PM lo 31.34 31.34 37.53 37.53 0.00 0.00 0.00
02:22:33 PM eth0 199.50 279.60 17.29 344.12 0.00 0.00 0.00
02:22:33 PM eth1 5.47 4.98 7.03 0.36 0.00 0.00 0.00
02:22:33 PM sit0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

top命令查看动态进程状态,默认每5秒刷新一次。

02:22:33 PM IFACE rxpck/s txpck/s rxkB/s txkB/s rxcmp/s txcmp/s rxmcst/s
02:22:35 PM lo 67.66 67.66 74.34 74.34 0.00 0.00 0.00
02:22:35 PM eth0 159.70 222.39 19.74 217.16 0.00 0.00 0.00
02:22:35 PM eth1 3.48 4.48 0.44 0.51 0.00 0.00 0.00
02:22:35 PM sit0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

top选项说明:

02:22:35 PM IFACE rxpck/s txpck/s rxkB/s txkB/s rxcmp/s txcmp/s rxmcst/s
02:22:37 PM lo 4.52 4.52 9.25 9.25 0.00 0.00 0.00
02:22:37 PM eth0 102.51 133.67 20.67 116.14 0.00 0.00 0.00
02:22:37 PM eth1 27.14 67.34 2.42 89.26 0.00 0.00 0.00
02:22:37 PM sit0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

  -d:指定刷新的时间间隔,默认为5秒
  -b:批处理模式,每次刷新分批显示
  -n:指定top刷新几次就退出,可以配合-b使用
  -p:指定监控的pid,指定方式为-pN1 -pN2...或-pN1,N2 [,...]
  -u:指定要监控的用户的进程,可以是uid也可以是user_name

Average: IFACE rxpck/s txpck/s rxkB/s txkB/s rxcmp/s txcmp/s rxmcst/s
Average: lo 34.61 34.61 40.48 40.48 0.00 0.00 0.00
Average: eth0 154.08 212.15 19.23 226.17 0.00 0.00 0.00
Average: eth1 11.98 25.46 3.30 29.85 0.00 0.00 0.00
Average: sit0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
对上面每项的输出解释如下:
 IFACE表示网络接口设备。
 rxpck/s表示每秒钟接收的数据包大小。
 txpck/s表示每秒钟发送的数据包大小。
 rxkB/s表示每秒钟接收的字节数。
 txkB/s表示每秒钟发送的字节数。
 rxcmp/s表示每秒钟接收的压缩数据包。
 txcmp/s表示每秒钟发送的压缩数据包。
 rxmcst/s表示每秒钟接收的多播数据包。
通过“sar –n”的输出,可以清楚的显示网络接口发送、接收数据的统计信息。此外还可以通过“sar -n EDEV 2 3”来统计网络错误信息等。
4.5 小结
本节通过几个常用的网络命令介绍了对网络性能的评估,事实上,网络问题是简单而且容易处理的,只要我们根据上面给出的命令,一般都能迅速定位问题。解决问题的方法一般是增加网络带宽,或者优化网络部署环境。
除了上面介绍的几个命令外,排查网络问题经常用到的命令还有traceroute,主要用于跟踪数据包的传输路径,还有nslookup命令,主要用于判断DNS解析信息。

在top动态模式下,按下各种键可以进行不同操作。使用"h"或"?"可以查看相关键的说明。

本文出自 “技术成就梦想” 博客,请务必保留此出处

  1 :(数字一)表示是否要在top的头部显示出多个cpu信息
  H :表示是否要显示线程,默认不显示
  c,S : c表示是否要展开进程的命令行,S表示显示的cpu时间是否是累积模式,cpu累积模式下已死去的子进程cpu时间会累积到父进程中
  x,y :x高亮排序的列,y表示高亮running进程
  u :仅显示指定用户的进程
  n or #:设置要显示最大的进程数量
  k :杀进程
  q :退出top
  P :以CPU 的使用资源排序显示
  M :以Memory 的使用资源排序显示
  N :以PID 来排序以下是top的一次结果。

...

[root@xuexi ~]# top
top - 17:43:44 up 1 day, 14:16, 2 users, load average: 0.10, 0.06, 0.01
Tasks: 156 total, 1 running, 155 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
Cpu0 : 0.0%us, 0.0%sy, 0.0%ni,100.0%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 0.0%si, 0.0%st
Cpu1 : 0.0%us, 0.0%sy, 0.0%ni, 99.7%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 0.3%si, 0.0%st
Cpu2 : 0.0%us, 0.0%sy, 0.0%ni,100.0%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 0.0%si, 0.0%st
Cpu3 : 0.3%us, 0.0%sy, 0.0%ni, 99.7%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 0.0%si, 0.0%st
Mem: 1004348k total, 417928k used, 586420k free, 52340k buffers
Swap: 2047996k total, 0k used, 2047996k free, 243800k cached

PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
1 root 20 0 19364 1444 1132 S 0.0 0.1 0:00.96 init
2 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 kthreadd
3 root RT 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:01.28 migration/0
4 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.59 ksoftirqd/0
5 root RT 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 stopper/0

第1行:和w命令的第一行一样,也和uptime命令的结果一样。此行各列分别表示"当前时间"、"已开机时长"、"当前在线用户"、"前1、5、15分钟平均负载率"。
第2行:分别表示总进程数、running状态的进程数、睡眠状态的进程数、停止状态进程数、僵尸进程数。
第3-6行:每颗cpu的状况。
  us = user mode
  sy = system mode
  ni = low priority user mode (nice)(用户空间中低优先级进程的cpu占用百分比)
  id = idle task
  wa = I/O waiting
  hi = servicing IRQs(不可中断睡眠,hard interruptible)
  si = servicing soft IRQs(可中断睡眠,soft interruptible)
  st = steal (time given to other DomU instances)(被偷走的cpu时间,一般被虚拟化软件偷走)
第7-8行:从字面意思理解即可。

  VIRT:虚拟内存总量

  RES:实际内存总量

  SHR:共享内存量

  TIME:进程占用的cpu时间(若开启了时间累积模式,则此处显示的是累积时间)

top命令虽然非常强大,但是太老了。所以有了新生代的top命令htop。htop默认没有安装,需要手动安装。

##vmstat命令
注意vmstat的第一次统计是自开机起的平均值信息,从第二次开始的统计才是指定刷新时间间隔内的资源利用信息,若不指定刷新时间间隔,则默认只显示一次统计信息。

vmstat [-d] [delay [ count]]
vmstat [-f]

选项说明:

  -f:统计自开机起fork的次数。包括fork、clone、vfork的次数。但不包括exec次数。
  -d:显示磁盘统计信息。
  delay:刷新时间间隔,若不指定,则只统计一次信息就退出vmstat。
  count:总共要统计的次数。
例如,只统计一次信息。

[root@xuexi ~]# vmstat
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu-----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st
0 0 0 583692 52684 244200 0 0 5 3 4 5 0 0 100 0 0
其中各列的意义如下:

Procs

  r: 等待队列中的进程数

*  b: 不可中断睡眠的进程数*

  Memory

  swpd: 虚拟内存使用总量

  free: 空闲内存量

  buff: buffer占用的内存量(buffer用于缓冲写)

  cache: cache占用的内存量(cache用于缓存读,谐音"快取",即为了加快取数据的速度)  

*  Swap*

si:从磁盘加载到swap分区的数据流量,单位为"kb/s"

so: 从swap分区写到磁盘的数据流量,单位为"kb/s"

IO

  bi: 从块设备接受到数据的速率,单位为blocks/s

*  bo: 发送数据到块设备的速率,单位为blocks/s
System*

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