Linux系统性能10条命令监控

 

概述

通过执行以下命令，可以在1分钟内对系统资源使用情况有个大致的了解。

• uptime
• dmesg | tail
• vmstat 1
• mpstat -P ALL 1
• pidstat 1
• iostat -xz 1
• free -m
• sar -n DEV 1
• sar -n TCP,ETCP 1
• top

 

其中一些命令需要安装sysstat包，有一些由procps包提供。这些命令的输出，有助于快速定位性能瓶颈，检查出所有资源（CPU、内存、磁盘IO 等）的利用率（utilization）、饱和度（saturation）和错误（error）度量，也就是所谓的USE方法。

 

下面我们来逐一介绍下这些命令，有关这些命令更多的参数和说明，请参照命令的手册。

 

uptime

$ uptime23:51:26 up 21:31,  1 user,  load average: 30.02, 26.43, 19.02

  

这个命令可以快速查看机器的负载情况。

在Linux系统中，这些数据表示等待CPU资源的进程和阻塞在不可中断IO进程（进程状态为D）的数量。这些数据可以让我们对系统资源使用有一个宏观的了解。

命令的输出分别表示1分钟、5分钟、15分钟的平均负载情况。通过这三个数据，可以了解服务器负载是在趋于紧张还是区域缓解。如果1分钟平均负载很高，而 15分钟平均负载很低，说明服务器正在命令高负载情况，需要进一步排查CPU资源都消耗在了哪里。反之，如果15分钟平均负载很高，1分钟平均负载较低， 则有可能是CPU资源紧张时刻已经过去。

上面例子中的输出，可以看见最近1分钟的平均负载非常高，且远高于最近15分钟负载，因此我们需要继续排查当前系统中有什么进程消耗了大量的资源。可以通过下文将会介绍的vmstat、mpstat等命令进一步排查。

 

dmesg | tail

$ dmesg | tail[1880957.563150] perl invoked oom-killer: gfp_mask=0x280da, order=0, oom_score_adj=0[...][1880957.563400] Out of memory: Kill process 18694 (perl) score 246 or sacrifice child[1880957.563408] Killed process 18694 (perl) total-vm:1972392kB, anon-rss:1953348kB, file-rss:0kB[2320864.954447] TCP: Possible SYN flooding on port 7001. Dropping request.  Check SNMP counters.

   

该命令会输出系统日志的最后10行。示例中的输出，可以看见一次内核的oom kill和一次TCP丢包。这些日志可以帮助排查性能问题。千万不要忘了这一步。

 

vmstat 1

$ vmstat 1procs ---------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu----- r  b swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st34  0    0 200889792  73708 591828    0    0     0     5    6   10 96  1  3  0  032  0    0 200889920  73708 591860    0    0     0   592 13284 4282 98  1  1  0  032  0    0 200890112  73708 591860    0    0     0     0 9501 2154 99  1  0  0  032  0    0 200889568  73712 591856    0    0     0    48 11900 2459 99  0  0  0  032  0    0 200890208  73712 591860    0    0     0     0 15898 4840 98  1  1  0  0

  

vmstat命令，每行会输出一些系统核心指标，这些指标可以让我们更详细的了解系统状态。后面跟的参数1，表示每秒输出一次统计信息，表头提示了每一列的含义，这几介绍一些和性能调优相关的列：

r： 等待在CPU资源的进程数。这个数据比平均负载更加能够体现CPU负载情况，数据中不包含等待IO的进程。如果这个数值大于机器CPU核数，那么机器的 CPU资源已经饱和。 free：系统可用内存数（以千字节为单位），如果剩余内存不足，也会导致系统性能问题。下文介绍到的free命令，可以更详细的了解系统内存的使用情 况。

si, so：交换区写入和读取的数量。如果这个数据不为0，说明系统已经在使用交换区（swap），机器物理内存已经不足。

us, sy, id, wa, st：这些都代表了CPU时间的消耗，它们分别表示用户时间（user）、系统（内核）时间（sys）、空闲时间（idle）、IO等待时间（wait） 和被偷走的时间（stolen，一般被其他虚拟机消耗）。

上述这些CPU时间，可以让我们很快了解CPU是否出于繁忙状态。一般情况下，如果用户时间和系统时间相加非常大，CPU出于忙于执行指令。如果IO等待时间很长，那么系统的瓶颈可能在磁盘IO。

示例命令的输出可以看见，大量CPU时间消耗在用户态，也就是用户应用程序消耗了CPU时间。这不一定是性能问题，需要结合r队列，一起分析。

 

　　procs

r 列表示运行和等待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(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)

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。

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

 

mpstat -P ALL 1

$ mpstat -P ALL 1Linux 3.13.0-49-generic (titanclusters-xxxxx)  07/14/2015  _x86_64_ (32 CPU)07:38:49 PM  CPU   %usr  %nice   %sys %iowait   %irq  %soft  %steal  %guest  %gnice  %idle07:38:50 PM  all  98.47   0.00   0.75    0.00   0.00   0.00    0.00    0.00    0.00   0.7807:38:50 PM    0  96.04   0.00   2.97    0.00   0.00   0.00    0.00    0.00    0.00   0.9907:38:50 PM    1  97.00   0.00   1.00    0.00   0.00   0.00    0.00    0.00    0.00   2.0007:38:50 PM    2  98.00   0.00   1.00    0.00   0.00   0.00    0.00    0.00    0.00   1.0007:38:50 PM    3  96.97   0.00   0.00    0.00   0.00   0.00    0.00    0.00    0.00   3.03

    

该命令可以显示每个CPU的占用情况，如果有一个CPU占用率特别高，那么有可能是一个单线程应用程序引起的。

 

 

pidstat 1

$ pidstat 1Linux 3.13.0-49-generic (titanclusters-xxxxx)  07/14/2015    _x86_64_    (32 CPU)07:41:02 PM   UID       PID    %usr %system  %guest    %CPU   CPU  Command07:41:03 PM     0         9    0.00    0.94    0.00    0.94     1  rcuos/007:41:03 PM     0      4214    5.66    5.66    0.00   11.32    15  mesos-slave07:41:03 PM     0      4354    0.94    0.94    0.00    1.89     8  java07:41:03 PM     0      6521 1596.23    1.89    0.00 1598.11    27  java07:41:03 PM     0      6564 1571.70    7.55    0.00 1579.25    28  java07:41:03 PM 60004     60154    0.94    4.72    0.00    5.66     9  pidstat 07:41:03 PM   UID       PID    %usr %system  %guest    %CPU   CPU  Command07:41:04 PM     0      4214    6.00    2.00    0.00    8.00    15  mesos-slave07:41:04 PM     0      6521 1590.00    1.00    0.00 1591.00    27  java07:41:04 PM     0      6564 1573.00   10.00    0.00 1583.00    28  java07:41:04 PM   108      6718    1.00    0.00    0.00    1.00     0  snmp-pass07:41:04 PM 60004     60154    1.00    4.00    0.00    5.00     9  pidstat

    

pidstat命令输出进程的CPU占用率，该命令会持续输出，并且不会覆盖之前的数据，可以方便观察系统动态。如上的输出，可以看见两个JAVA进程占用了将近1600%的CPU时间，既消耗了大约16个CPU核心的运算资源。

 

 

iostat -xz 1

 

输入iostat -x 1 10命令，表示开始监控输入输出状态，-x表示显示所有参数信息，1表示每隔1秒监控一次，10表示共监控10次。

其中rsec/s表示读入，wsec/s表示每秒写入，这两个参数某一个特别高的时候就表示磁盘IO有很大压力，util表示IO使用率，如果接近100%，说明IO满负荷运转

$ iostat -xz 1Linux 3.13.0-49-generic (titanclusters-xxxxx)  07/14/2015  _x86_64_ (32 CPU)avg-cpu:  %user  %nice %system %iowait  %steal   %idle          73.96   0.00   3.73    0.03    0.06    22.21Device:   rrqm/s   wrqm/s   r/s   w/s    rkB/s    wkB/s  avgrq-sz  avgqu-sz  await  r_await  w_await  svctm  %utilxvda       0.00     0.23    0.21  0.18   4.52      2.08    34.37     0.00    9.98    13.80    5.42     2.44   0.09xvdb       0.01     0.00    1.02  8.94   127.97   598.53   145.79    0.00    0.43    1.78    0

 

iostat命令主要用于查看机器磁盘IO情况。该命令输出的列，主要含义是：

• r/s, w/s, rkB/s, wkB/s：分别表示每秒读写次数和每秒读写数据量（千字节）。读写量过大，可能会引起性能问题。
• await：IO操作的平均等待时间，单位是毫秒。这是应用程序在和磁盘交互时，需要消耗的时间，包括IO等待和实际操作的耗时。如果这个数值过大，可能是硬件设备遇到了瓶颈或者出现故障。
• avgqu-sz：向设备发出的请求平均数量。如果这个数值大于1，可能是硬件设备已经饱和（部分前端硬件设备支持并行写入）。
• %util：设备利用率。这个数值表示设备的繁忙程度，经验值是如果超过60，可能会影响IO性能（可以参照IO操作平均等待时间）。如果到达100%，说明硬件设备已经饱和。

在第2行系统发行版本下面的第4、5行，可以看到与top命令中CPU使用情况类似的信息，

　　第7行，可以看到一些IO指标：

　　　　tps: 每秒I/O传输请求量；

　　　　kB_read/s：每秒读取多少KB；

　　　　kB_wrtn/s：每秒写多少KB；

　　　　kB_read：一共读了多少KB；

　　　　kB_wrtn：一共写了多少KB。

　　iostat命令属于sysstat工具包，由于我们的机器只挂载了一块硬盘，因此不能体现不同设备的I/O区别。

如果显示的是逻辑设备的数据，那么设备利用率不代表后端实际的硬件设备已经饱和。值得注意的是，即使IO性能不理想，也不一定意味这应用程序性能会不好，可以利用诸如预读取、写缓存等策略提升应用性能。

 

free –m

$ free -m             total       used       free     shared    buffers     cachedMem:        245998      24545     221453         83         59        541-/+ buffers/cache:      23944     222053Swap:            0          0          0

   

free 命令可以查看系统内存的使用情况，-m参数表示按照兆字节展示。最后两列分别表示用于IO缓存的内存数，和用于文件系统页缓存的内存数。需要注意的是，第 二行-/+ buffers/cache，看上去缓存占用了大量内存空间。这是Linux系统的内存使用策略，尽可能的利用内存，如果应用程序需要内存，这部分内存会 立即被回收并分配给应用程序。因此，这部分内存一般也被当成是可用内存。

如果可用内存非常少，系统可能会动用交换区（如果配置了的话），这样会增加IO开销（可以在iostat命令中提现），降低系统性能。

 

sar -n DEV 1

$ sar -n DEV 1Linux 3.13.0-49-generic (titanclusters-xxxxx)  07/14/2015     _x86_64_    (32 CPU)12:16:48 AM     IFACE   rxpck/s   txpck/s    rxkB/s    txkB/s   rxcmp/s   txcmp/s  rxmcst/s   %ifutil12:16:49 AM      eth0  18763.00   5032.00  20686.42    478.30      0.00      0.00      0.00      0.0012:16:49 AM        lo     14.00     14.00      1.36      1.36      0.00      0.00      0.00      0.0012:16:49 AM   docker0      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.0012:16:49 AM     IFACE   rxpck/s   txpck/s    rxkB/s    txkB/s   rxcmp/s   txcmp/s  rxmcst/s   %ifutil12:16:50 AM      eth0  19763.00   5101.00  21999.10    482.56      0.00      0.00      0.00      0.0012:16:50 AM        lo     20.00     20.00      3.25      3.25      0.00      0.00      0.00      0.0012:16:50 AM   docker0      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00

   

sar命令在这里可以查看网络设备的吞吐率。在排查性能问题时，可以通过网络设备的吞吐量，判断网络设备是否已经饱和。如示例输出中，eth0网卡设备，吞吐率大概在22 Mbytes/s，既176 Mbits/sec，没有达到1Gbit/sec的硬件上限。

 

sar -b 1

sar命令查看当天IO统计记录

 

 

sar -n TCP,ETCP 1

sar命令在这里用于查看TCP连接状态，其中包括：

• active/s：每秒本地发起的TCP连接数，既通过connect调用创建的TCP连接；
• passive/s：每秒远程发起的TCP连接数，即通过accept调用创建的TCP连接；
• retrans/s：每秒TCP重传数量；

TCP连接数可以用来判断性能问题是否由于建立了过多的连接，进一步可以判断是主动发起的连接，还是被动接受的连接。TCP重传可能是因为网络环境恶劣，或者服务器压力过大导致丢包。

 

iotop

iotop命令类似于top命令，但是显示的是各个进程的I/O情况，对于定位I/O操作较重的进程有比较大的作用。

例5. iotop命令与进程的IO状况

 

 

top

 

 

top命令下按数字"1"

 

 

 

dstat

 

 

top命令包 含了前面好几个命令的检查的内容。比如系统负载情况（uptime）、系统内存使用情况（free）、系统CPU使用情况（vmstat）等。因此通过这 个命令，可以相对全面的查看系统负载的来源。同时，top命令支持排序，可以按照不同的列排序，方便查找出诸如内存占用最多的进程、CPU占用率最高的进 程等。

但是，top命令相对于前面一些命令，输出是一个瞬间值，如果不持续盯着，可能会错过一些线索。这时可能需要暂停top命令刷新，来记录和比对数据。

总结

排查Linux服务器性能问题还有很多工具，上面介绍的一些命令，可以帮助我们快速的定位问题。例如前面的示例输出，多个证据证明有JAVA进程占用了大量CPU资源，之后的性能调优就可以针对应用程序进行。