Linux常用命令之性能命令

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本文介绍Linux常用性能统计分析命令，监控进程或者系统性能。主要包括CPU（top、mpstat）、内存（vmstat、free）、I/O（iostat）、网络性能（sar）、系统日志信息（demsg）、查看进程状态（pidstat）。下面简要介绍这些命令的使用方法。

mpstat、iostat、pidstat和sr命令需要安装sysstat软件包，sysstat包含了系统性能监测工具，安装方法如下：

yum install sysstat # CentOS
apt-get install sysstat # Ubuntu

负载

CPU负载（cpu load）指的是某个时间点进程对系统产生的压力。表示特定时间间隔内运行队列中的平均进程数，如果一个进程满足以下条件则其就会位于运行队列中:

它没有在等待IO操作的结果
它没有主动进入等待状态(也就是没有调用'wait')
没有被停止(例如：等待终止)

单CPU满负荷运行时cpu_load为1，当多个CPU或多核时，相当于大桥有多个车道，满负荷运行时cpu_load值为CPU数或多核数；CPU负载的计算（以单CPU为例），假设一分钟内执行10个任务代表满负荷，当一分钟给出30个任务时，CPU只能处理10个，剩余20个不能处理，cpu_load=3；

单核CPU

cpu load = 1，满负载运行
cpu load = 0.5，半负载运行
cpu load = 1.7，超负载运行

一般来说，每个CPU内核当前活动进程数不大于3，则系统运行表现良好!

如果多核cpu，需要累加4核cpu<12

uptime

uptime命令显示的平均负载包括了正在或准备运行在CPU上的进程和阻塞在不可中断睡眠状态(uninterruptible) I/O(通常是磁盘I/O)上的进程。

[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

显示最近1分钟、5分钟、15分钟系统负载的移动平均值，它们共同展现了负载随时间变动的情况。
3：正在运行的进程数，166：总的进程数，16903：最近运行进程的ID。

ps和top命令

ps命令

ps命令是ProcessStatus的缩写，用于查看系统进程信息

-e，-A：显示所有进程，包括其他用户的进程
-f：显示完整格式
-l：显示长列表
-a：所有进程，加上-x参数会显示没有控制终端的进程
-u：username，显示指定用户的进程，例如ps -u root
-x：显示当前用户在所有终端下的进程
-aux：显示所有进程，包括所有用户，分组情况

ps常用用法，通常与grep组合使用

1.显示dhcpd进程ps ax | grep dhcpd | grep -v grep

2.ps-ef
查看全格式的全部进程

3.ps-aux
显示所有进程

按照CPU或者内存用量来筛选进程：

ps -aux --sort -pcpu
# 或
ps -aux --sort -pmem

终止进程

# 强制中断正在执行的命令，如，命令长时间没有响应的情况下
Ctrl+C组合键

# kill命令
kill -9 进程ID
# killall命令：终止指定名称的所有进程
killall -9 dhclient

top命令

ps命令列出的是当前进程的快照，top可用于持续监视系统性能，
动态显示进程信息。

-n 获取多次cpu的执行情况，top -n 4：只更新4次
-d 间隔时间，top -d 4：每隔4秒更新一次
-p 获取指定端口进程的数据，top -p 22

每隔1秒检测指定进程的cpu，检测20次

top -d 1 -n 20

示例

打印指定pid进程的cpu信息，间隔时间为1s，打印20次

查看进程的pid：

ps -ef | grep systemd

循环打印

# 打印一次
top -p 1 -n 1 | grep systemd | awk '{print $10}'
# 循环打印20次
for i in {1..20};do top -p 1 -n 1 | grep systemd | awk '{print $10}';sleep 1s;done

for((i=0;i<20;i++));do top -p 1 -n 1 | grep systemd | awk '{print $10}';sleep 1s;done

dmesg | tail

默认显示最新的10个系统信息，可以查看导致性能问题的错误信息。

1. 显示最新的20个系统信息

[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. 显示开始的20个系统信息

[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 ([email protected]) (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

全称 virtual memory stat，逐行输出虚拟内存状态统计信息

[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打印一个
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

参数解释：

r: 运行队列中进程数量
b: 等待IO的进程数量
swpd：使用的虚拟内存
free：可用内存
buff：用作缓冲的内存大小
cache：用作缓存的内存大小
us：用户进程执行时间(user time)
sy：系统进程执行时间(system time
id：空闲时间(包括IO等待时间)，中央处理器的空闲时间
wa：等待IO时间

free -m

查看linux内存使用情况

[root@centos7 ~]# free -m
  total used free shared buff/cache available
Mem:  1819  199 1471  9  148 1470
Swap:  4095  0 4095

Mem：物理内存
totel：总的物理内存单位为：M
used：用掉的内存
free：空闲的物理内存
shared：共享内存
buff/cache：缓存内存

mpstat -P ALL 1

mpstat是Multiprocessor Statistics的缩写，实时监控CPU性能。
mpstat -P ALL 1 2：间隔1s打印报告，共打印2个

-P ALL：监控所有CPU
1：间隔时间1s
2：打印次数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：间隔时间段内，用户态的CPU时间（%），不包含 nice值为负进程
%nice：nice值为负进程的CPU时间（%）
%sys：核心时间（%）
%iowait：硬盘IO等待时间（%）
%irq：硬中断时间（%）
%soft：软中断时间（%）
%steal：虚拟机管理器在服务另一个虚拟处理器时虚拟CPU处在非自愿等待下花费时间的百分比
%guest：运行虚拟处理器时CPU花费时间的百分比
%idle：CPU的空闲时间（%）

pidstat 1

pidstat用于监控全部或指定进程的资源占用情况，和top命令类似，但不覆盖输出，有利于观察数据随时间的变动情况，top会覆盖之前的输出

pidstat -p 1 1：-p 指定进程号，间隔1s打印pid为1的进程

[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：进程ID
%usr：进程在用户空间占用cpu的百分比
%system：进程在内核空间占用cpu的百分比
%guest：进程在虚拟机占用cpu的百分比
%CPU：进程占用cpu的百分比，各个CPU上的使用量的总和
CPU：处理进程的cpu编号
Command：当前进程对应的命令

iostat 1

iostat用于显示CPU和块设备（磁盘I/O）相关的统计信息

[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：总体cpu使用情况统计信息
linux各种设备文件在/dev目录下可以看到

tps：每秒进程向磁盘设备下发的IO读、写请求数量
kB_read/s：每秒从驱动器读入的数据量
kB_wrtn/s：每秒从驱动器写入的数据量
kB read：读入数据总量
kB wrtn：写入数据总量

sar命令

sar（System ActivityReporter）：系统活动情况报告，
是Linux系统性能分析工具。可以用来分析磁盘I/O、CPU效率、内存使用等，下面介绍它的分析网络性能用法。

sar -n DEV 1

检查网络流量的工作负载，可用来检查网络流量是否已经达到限额。

[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

显示TCP连接情况，可用来描述系统负载

[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