性能测试Linux

linux 服务器性能监控(一)

2016-11-04  本文已影响910人  dancingking

这篇文章主要介绍一些常用的linux服务器性能监控命令,包括命令的常用参数、指标的含义以及一些交互操作。

几个问题

命令本身并不复杂,关键是你对操作系统基础知识的掌握和理解,先来看看下面几个问题:

相信基础好的司机心里已经有个大致的答案,那如果你一知半解,请仔细阅读全文,部分答案会在相关的命令讲解中揭晓。对于理解错误或者不到位的地方希望老司机不吝赐教。

free

free 命令是监控linux 内存使用最常用的命令,参数[-m]表示以M 为单位查看内存使用情况(默认为kb)。

[root@localhost ~]# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:           482        130        352          0          9         36
-/+ buffers/cache:         83        399
Swap:          991          0        991

那么,什么是虚拟内存?

虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术,通过使用硬盘空间来当做内存以弥补计算机物理内存(RAM空间)的缺乏。当物理内存不够用时(不够用前),系统在磁盘上划分一块虚拟的内存空间,这样虚拟内存就在硬盘上创建了。

现在明白什么是虚拟内存,什么时候要用到虚拟内存了吧。所以,当你在监控linux操作系统的时候,如果发现系统使用了交换内存,那么说明系统的 ** 物理内存已经用完了**,需要排查是哪些程序占用了物理内存,对内存进行进一步的深入分析。还有一点要说的就是,交换内存的速度是非常慢的。

uptime

uptime 命令是监控系统性能最常用的一个命令,主要是来统计系统当前的运行状态,即负载情况。

[root@localhost~]# uptime 
 05:41:01 up 3 min,  1 user,  load average: 0.23, 0.33, 0.15

输出信息依次是:系统现在的时间,系统从上次开机到现在运行了多长时间,系统当前有多少个登录用户,系统在1分钟内、5 分钟内、15 分钟内的平均负载。
如果load average值长期大于系统CPU的个数则说明CPU很繁忙,负载很高,可能会影响系统性能,导致系统卡顿响应时间长等等。
load average值与系统CPU的个数对比怎么理解?load average的值表示在单位时间内运行的进程数,而CPU一个内核同一时间只能处理一个进程,一台16核CPU的服务器如果load average大于16,那说明系统正处于超负荷运行状态。

vmstat

vmstat 可以对操作系统的内存信息、进程状态、CPU 活动、磁盘等信息进行监控,不足之处是无法对某个进程进行深入分析。

[root@localhost~]# vmstat 2 3 -S M
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    235     11     88    0    0    32     2   21   23  0  1 98  1  0
 0  0      0    235     11     88    0    0     0     0   16   19  0  0 100  0  0
 0  0      0    235     11     88    0    0     0     0   13   19  0  0 100  0  0

2表示每2秒取样一次,3表示取数3次,-S表示单位,可选有 k 、K 、m 、M。

vmstat命令的结果显示比较全面,可以看到操作系统的内存信息、进程状态、CPU 活动、磁盘等信息,不足之处是无法对某个进程进行深入分析。但是以上每一列的含义都是要重点掌握!具体的参数和用法在这里就不列举了,需要的可自行百度了解。

sar

Nick Young.jpg

好吧,我只是为了引起大家的注意。

sar 是非常强大性能分析命令,通过 sar 命令可以全面的获取系统的 CPU、运行队列、磁盘 I/O、交换区、内存、cpu 中断、网络等性能数据。老司机必备!
sar安装直接yum install -y sysstat,这里有个坑就是安装完成后直接使用的话会报错,提示文件不存在,解决办法是先执行sar -o 2 3,来生成所需文件,之后使用就正常啦。

sar监控CPU
[root@localhost~]# sar -u 2 3
Linux 2.6.32-573.22.1.el6.i686 (localhost)       2016年11月02日  _i686_  (1 CPU)

06时58分50秒     CPU     %user     %nice   %system   %iowait    %steal     %idle
06时58分52秒     all      0.00      0.00      0.50      0.00      0.00     99.50
06时58分54秒     all      0.00      0.00      0.50      0.00      0.00     99.50
06时58分56秒     all      0.00      0.00      0.50      0.00      0.00     99.50
平均时间:        all      0.00      0.00      0.50      0.00      0.00     99.50

2表示每2秒取样一次,3表示取数3次,-u表示CPU使用率

在所有的显示中,我们应主要注意%iowait 和%idle,%iowait 的值过高,表示硬盘存在 I/O 瓶颈, %idle 值高,表示 CPU 较空闲,如果%idle 值高但系统响应慢时,有可能是 CPU 等待分配内存, 此时应加大内存容量。%idle 值如果持续低于 10,那么系统的 CPU 处理能力相对较低,表 明系统中最需要解决的资源是 CPU。

[root@localhost~]# sar -q 2 3
Linux 2.6.32-573.22.1.el6.i686 (localhost)       2016年11月02日  _i686_  (1 CPU)

07时16分31秒   runq-sz  plist-sz   ldavg-1   ldavg-5  ldavg-15
07时16分33秒         0       118      0.16      0.07      0.09
07时16分35秒         0       118      0.16      0.07      0.09
07时16分37秒         0       118      0.15      0.07      0.09
平均时间:            0       118      0.16      0.07      0.09

2表示每2秒取样一次,3表示取数3次,-q显示运行队列的大小,它与系统当时的平均负载相同。

sar监控内存
[root@localhost~]# sar -r 2 3
Linux 2.6.32-573.22.1.el6.i686 (localhost)       2016年11月02日  _i686_  (1 CPU)

07时22分04秒 kbmemfree kbmemused  %memused kbbuffers  kbcached  kbcommit   %commit
07时22分06秒    241108    269556     52.79     12736     90360    543584     21.11
07时22分08秒    241108    269556     52.79     12736     90360    543584     21.11
07时22分10秒    241108    269556     52.79     12736     90360    543584     21.11
平均时间:       241108    269556     52.79     12736     90360    543584     21.11

2表示每2秒取样一次,3表示取数3次,-r显示显示系统内存使用情况


[root@localhost~]# sar -B 2 3
Linux 2.6.32-573.22.1.el6.i686 (localhost)       2016年11月02日  _i686_  (1 CPU)

07时26分26秒  pgpgin/s pgpgout/s   fault/s  majflt/s  pgfree/s pgscank/s pgscand/s pgsteal/s    %vmeff
07时26分28秒      0.00      0.00     18.91      0.00     52.24      0.00      0.00      0.00      0.00
07时26分30秒      0.00      0.00     19.60      0.00     52.76      0.00      0.00      0.00      0.00
07时26分32秒      0.00      5.97     15.42      0.00     52.24      0.00      0.00      0.00      0.00
平均时间:         0.00      2.00     17.97      0.00     52.41      0.00      0.00      0.00      0.00

2表示每2秒取样一次,3表示取数3次,-B显示系统内存分页情况

[[root@localhost~]# sar -W 2 3
Linux 2.6.32-573.22.1.el6.i686 (localhost)       2016年11月02日  _i686_  (1 CPU)
08时31分10秒  pswpin/s pswpout/s
08时31分12秒      0.00      0.00
08时31分14秒      0.00      0.00
08时31分16秒      0.00      0.00
平均时间:         0.00      0.00

2表示每2秒取样一次,3表示取数3次,-W显示系统虚拟内存分页情况

sar监控I/O
[root@localhost~]# sar -b 2 3
Linux 2.6.32-573.22.1.el6.i686 (localhost)       2016年11月02日  _i686_  (1 CPU)

08时36分27秒       tps      rtps      wtps   bread/s   bwrtn/s
08时36分29秒      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00
08时36分31秒      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00
08时36分33秒      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00
平均时间:         0.00      0.00      0.00      0.00      0.00

2表示每2秒取样一次,3表示取数3次,-b显示缓冲区使用情况

sar监控文件和内核
[root@localhost~]# sar -v 2 3
Linux 2.6.32-573.22.1.el6.i686 (localhost)       2016年11月02日  _i686_  (1 CPU)

09时43分12秒 dentunusd   file-nr  inode-nr    pty-nr
09时43分14秒      4466       768     11506         1
09时43分16秒      4466       768     11506         1
09时43分18秒      4466       768     11506         1
平均时间:         4466       768     11506         1

2表示每2秒取样一次,3表示取数3次,-v显示进程、节点、文件和锁表状态

sar监控设备使用情况
[root@localhost~]# sar -d 2 3
Linux 2.6.32-573.22.1.el6.i686 (localhost)       2016年11月02日  _i686_  (1 CPU)

09时37分46秒       DEV       tps  rd_sec/s  wr_sec/s  avgrq-sz  avgqu-sz     await     svctm     %util
09时37分48秒    dev8-0      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00
09时37分48秒  dev253-0      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00
09时37分48秒  dev253-1      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00

2表示每2秒取样一次,3表示取数3次,-d显示设备使用情况

sar总结

iostat

iostat 是对系统的磁盘 I/O 操作进行监控,它的输出主要显示磁盘读写操作的统计信息,同时给出 CPU 的使用情况。同 vmstat 一样,iostat 不能对某个进程进行深入分析,仅对操作系统的整体情况进行分析。

iostat监控磁盘
[root@localhost~]# iostat -x
Linux 2.6.32-573.22.1.el6.i686 (localhost)       2016年11月02日  _i686_  (1 CPU)

avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
           0.04    0.00    0.30    0.23    0.00   99.43

Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s   rsec/s   wsec/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sda               0.16     0.07    0.23    0.12    13.67     1.51    43.06     0.01   22.07    8.37   49.13  11.15   0.39
dm-0              0.00     0.00    0.31    0.19    13.08     1.50    29.58     0.01   29.07   18.88   45.61   7.92   0.39
dm-1              0.00     0.00    0.02    0.00     0.15     0.00     8.00     0.00    5.47    5.47    0.00   4.12   0.01

-x显示所有磁盘分区的情况。

[root@localhost~]# iostat -d
Linux 2.6.32-573.22.1.el6.i686 (localhost)       2016年11月02日  _i686_  (1 CPU)

Device:            tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn
sda               0.35        13.40         1.50     212052      23818
dm-0              0.49        12.82         1.50     202898      23800
dm-1              0.02         0.15         0.00       2400          0

-d显示磁盘使用情况。

iostat监控CPU
[root@localhost~]# iostat -c  2 3 
Linux 2.6.32-573.22.1.el6.i686 (localhost)       2016年11月02日  _i686_  (1 CPU)

avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
           0.04    0.00    0.29    0.24    0.00   99.43

avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
           0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00

avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
           0.00    0.00    0.50    0.00    0.00   99.50

-c显示系统CPU使用情况,2表示时间间隔2s,3表示取数3次。

top

我想这个命令大家肯定已经相当熟悉,甚至有些童鞋有用过。top 命令能够实时监控系统的运行状态, 并且可以按照 CPU、 内存和执行时间进行排序,同时 top 命令还可以通过交互式命令进行设定显示,通过 top 命令可以查看即时活跃的进程。

top - 05:57:44 up 2 min,  1 user,  load average: 0.47, 0.37, 0.15
Tasks:  92 total,   1 running,  91 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
Cpu(s):  0.0%us,  0.3%sy,  0.0%ni, 99.3%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.3%si,  0.0%st
Mem:    510664k total,   268192k used,   242472k free,    11464k buffers
Swap:  2064380k total,        0k used,  2064380k free,    90252k cached

  PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND                                                                 
  745 root      20   0     0    0    0 S  0.3  0.0   0:00.04 flush-253:0                                                             
 1724 root      20   0 12468 3392 2640 S  0.3  0.7   0:00.45 sshd                                                                    
    1 root      20   0  2900 1408 1204 S  0.0  0.3   0:03.05 init                                                                    
    2 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.01 kthreadd                                                                
    3 root      RT   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 migration/0                                                             
    4 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.02 ksoftirqd/0                                                             
    5 root      RT   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 stopper/0                                                               
    6 root      RT   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.02 watchdog/0                                                              
    7 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.19 events/0                                                                
    8 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 events/0                                                                
    9 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 events_long/0                                                           
   10 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 events_power_ef                                                         
   11 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 cgroup                                                                  
   12 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 khelper                                                                 
   13 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 netns                                                                   
   14 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 async/mgr                                                               
   15 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 pm                                                                      
   16 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 sync_supers                                                             
   17 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 bdi-default                                                             
   18 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 kintegrityd/0                                                           
   19 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.21 kblockd/0                                                               
   20 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 kacpid                                                                  
   21 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 kacpi_notify                                                            
   22 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 kacpi_hotplug                                                           
   23 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 ata_aux                                                                 
   24 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.02 ata_sff/0                                                               
   25 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 ksuspend_usbd                                                           
   26 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.01 khubd   

直接在命令行输入top回车之后就可以看到上面的效果了,内容是不是很丰富,先逐个介绍参数的含义。

参数 含义
05:57:44 系统时间
up 2 min 系统运行时间
user 系统当前登录用户数
load average: 0.47, 0.37, 0.15 过去一分钟五分钟十五分钟系统负载
-- --
Tasks 进程/任务
total 总进程数
running 正在运行进程数
sleeping 休眠状态进程数
stopped 停止进程数
zombie 僵尸进程数(处于无响应状态)
-- --
%us 用户进程消耗的 CPU 时间百分比
%sy 系统进程消耗的 CPU 时间百分比
%ni 运行正常进程消耗的 CPU 时间百分比
%id CPU 空闲状态的时间百分比
%wa I/O 等待所占 CPU 时间百分比
%hi 硬中断(Hardware IRQ)占用CPU的百分比
%si 软中断(Software Interrupts)占用CPU的百分比
%st 在内存紧张环境下,pagein 强制对不同的页面进行的 steal 操作
-- --
Mem total 物理内存总量
Mem used 使用中的内存总量
Mem free 空闲内存总量
Mem buffers 缓存的内存量
-- --
Swap total 交换区总量
Swap free 使用的交换区总量
Swap used 空闲交换区总量
Swap cached 缓冲的交换区总量
-- --
PID 进程id
USER 进程所有者
PR 进程优先级
NI nice值。负值表示高优先级,正值表示低优先级
VIRT 进程使用的虚拟内存总量,单位kb。VIRT=SWAP+RES
RES 进程使用的、未被换出的物理内存大小,单位kb。RES=CODE+DATA
SHR 共享内存大小,单位kb
S 进程状态。D=不可中断的睡眠状态 R=运行 S=睡眠 T=跟踪/停止 Z=僵尸进程
%CPU 次更新到现在的CPU时间占用百分比
%MEM 进程使用的物理内存百分比
TIME+ 进程使用的CPU时间总计,单位1/100秒
COMMAND 进程名称(命令名/命令行)

其实不难发现,top包含了前面介绍的一些命令的结果,如uptime、free、iostat等,那除了内容比较全面之外,top还提供了一些交互操作,让我们能更进一步的分析系统性能。
下面我介绍几个常用的交互操作:

netstat

Netstat 命令用于显示本机网络连接、运行端口、路由表等信息,常用命令有两个netstat -plnt和netstat -i,我们来看看。

[root@localhost~]# 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
eth1       1500   0     4249      0      0      0     5786      0      0      0 BMRU
lo        65536   0        0      0      0      0        0      0      0      0 LRU
[root@localhost~]# netstat -plnt
Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address               Foreign Address             State       PID/Program name   
tcp        0      0 0.0.0.0:22                  0.0.0.0:*                   LISTEN      1073/sshd           
tcp        0      0 127.0.0.1:25                0.0.0.0:*                   LISTEN      1152/master         
tcp        0      0 :::3306                     :::*                        LISTEN      1623/mysqld         
tcp        0      0 :::80                       :::*                        LISTEN      1209/httpd          
tcp        0      0 :::21                       :::*                        LISTEN      1265/proftpd        
tcp        0      0 :::22                       :::*                        LISTEN      1073/sshd           
tcp        0      0 ::1:25                      :::*                        LISTEN      1152/master         
tcp        0      0 :::443                      :::*                        LISTEN      1209/httpd

strace

strace 常用来跟踪进程执行时的系统调用和所接收的信号。 在 Linux 世界,进程不能直接访问硬件设备,当进程需要访问硬件设备(比如读取磁盘文件,接收网络数据等等)时,必须由用户态模式切换至内核态模式,通过系统调用访问硬件设备。strace 可以跟踪到一个进程产生的系统调用,包括参数,返回值,执行消耗的时间。
那在什么情况下需要用到strace呢?比如用户CPU高的时候,你可以通过dump线程栈等方式进行深入分析,而系统CPU高时,先分析I/O,此时如果I/O高那么就可以确定是I/O问题了,如果I/O不高,那么想进一步分析就需要用到strace啦。

[root@localhost~]# strace -c -f -r -t -p 1724
Process 1724 attached
^CProcess 1724 detached
% time     seconds  usecs/call     calls    errors syscall
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
100.00    0.000039          20         2           read
  0.00    0.000000           0         2           write
  0.00    0.000000           0         3           select
  0.00    0.000000           0         8           rt_sigprocmask
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
100.00    0.000039                    15           total

以上命令中-p 172的172指的是你的进程id。

总结

篇幅比较长,读起来难免枯燥,学习linux监控我认为首先要知道它有哪些命令,分别能做什么,其次要掌握每个命令的用法,最后一定要了解命令输出参数的含义。做到以上几点,我觉得你就已经具备了简单的监控和分析的能力,这个再去使用一些监控工具,就so easy了。

我的答案

  1. CPU、内存以及硬盘的关系?
    我们都知道,CPU是计算机的大脑,主要负责计算和逻辑判断,且自带一块容量比较小的高速缓存区,内存是CPU运行时数据存储的空间,硬盘的作用是数据保存。那么他们的工作流程到底是怎么样的呢,还是先看一个比较形象的例子。
    把CPU比喻成车间工人,每个工人看做一个CPU内核,把内存比喻成车间,硬盘比喻成仓库。车间的物件(数据)来自于仓库,车间工人在车间工作,处理车间内的物件(数据),当车间内的物件(数据)处理好后存放回仓库。很明显,车间越大车间工人越多,那么整个工厂单位时间能干的活也就越多。

  2. buff和cach的区别?
    buff:缓冲区,在进程通信时由于设备读写速度不一致产生,慢的一方先将数据存放到buff中,达到一定程度存储快的设备再读取buffer的数据,通过buffer可以减少进程间通信需要等待的时间。
    cache:缓存区,高速缓存,位于CPU和主内存之间的容量较小但速度很快的存储器,它减少了CPU等待的时间。

  3. 线程与进程的区别及优缺点?
    一个进程包含至少一个线程,进程是资源集合体,是系统资源分配调度的基本单位,线程是进程的执行单元,进程和线程都可以并发,进程在执行过程中拥有独立的内存单元,而线程之间共享内存

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