Linux 性能监测工具总结

前言：

Linux系统出现问题时，我们不仅需要查看系统日志信息，而且还要使用大量的性能监测工具来判断究竟是哪一部分（内存、CPU、硬盘……）出了问题。在Linux系统中，所有的运行参数保存在虚拟目录/proc中，换句话说，我们使用的性能监控工具取到的数据值实际上就是源自于这个目录，当涉及到系统高估时，我们就可以修改/proc目录中的相关参数了，当然有些是不能乱改的。下面就让我们了解一下这些常用的性能监控工具。

1、uptime
uptime命令用于查看服务器运行了多长时间以及有多少个用户登录，快速获知服务器的负荷情况。
uptime的输出包含一项内容是load average，显示了最近1，5，15分钟的负荷情况。它的值代表等待CPU处理的进程数，如果CPU没有时间处理这些进程，load average值会升高；反之则会降低。
load average的最佳值是1，说明每个进程都可以马上处理并且没有CPU cycles被丢失。对于单CPU的机器，1或者2是可以接受的值；对于多路CPU的机器，load average值可能在8到10之间。
也可以使用uptime命令来判断网络性能。例如，某个网络应用性能很低，通过运行uptime查看服务器的负荷是否很高，如果不是，那么问题应该是网络方面造成的。
以下是uptime的运行实例：

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[root@localhost ~]# uptime  04:43:35 up  2:49,  2 users,  load average: 0.00, 0.00, 0.00 [root@localhost ~]#

也可以查看/proc/loadavg和/proc/uptime两个文件，注意不能编辑/proc中的文件，要用cat等命令来查看，如：

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[root@localhost ~]# cat /proc/loadavg 0.00 0.00 0.00 1/118 15960 [root@localhost ~]#

2、dmesg
dmesg命令主要用来显示内核信息。使用dmesg可以有效诊断机器硬件故障或者添加硬件出现的问题。
另外，使用dmesg可以确定您的服务器安装了那些硬件。每次系统重启，系统都会检查所有硬件并将信息记录下来。执行/bin/dmesg命令可以查看该记录。

dmesg输出实例：

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[root@localhost ~]# dmesg | more BIOS EBDA/lowmem at: 0009f000/0009f000 Linux version 2.6.28l7 (root@localhost.localdomain) (gcc version 4.1.2 20080704 (Red Hat 4.1.2-48)) #1 SMP Fri Jul 5 01:37 :54 CST 2013 Command line: ro root=LABEL=/ KERNEL supported cpus:   Intel GenuineIntel   AMD AuthenticAMD   Centaur CentaurHauls BIOS-provided physical RAM map:  BIOS-e820: 0000000000000000 - 000000000009f000 (usable)  BIOS-e820: 000000000009f000 - 00000000000a0000 (reserved)  BIOS-e820: 00000000000ca000 - 00000000000cc000 (reserved)  BIOS-e820: 00000000000dc000 - 0000000000100000 (reserved)  BIOS-e820: 0000000000100000 - 000000003fee0000 (usable)  BIOS-e820: 000000003fee0000 - 000000003feff000 (ACPI data)  BIOS-e820: 000000003feff000 - 000000003ff00000 (ACPI NVS)  BIOS-e820: 000000003ff00000 - 0000000040000000 (usable)  BIOS-e820: 00000000e0000000 - 00000000f0000000 (reserved)  BIOS-e820: 00000000fec00000 - 00000000fec10000 (reserved)  BIOS-e820: 00000000fee00000 - 00000000fee01000 (reserved)  BIOS-e820: 00000000fffe0000 - 0000000100000000 (reserved) DMI present. Phoenix BIOS detected: BIOS may corrupt low RAM, working it around. last_pfn = 0x40000 max_arch_pfn = 0x3ffffffff init_memory_mapping: 0000000000000000-0000000040000000  0000000000 - 0040000000 page 2M kernel direct mapping tables up to 40000000 @ 10000-12000 last_map_addr: 40000000 end: 40000000 RAMDISK: 37d5c000 - 37fefa13 ACPI: RSDP 000F6B80, 0024 (r2 PTLTD ) ACPI: XSDT 3FEED65E, 005C (r1 INTEL  440BX     6040000 VMW   1324272) ACPI: FACP 3FEFEE98, 00F4 (r4 INTEL  440BX     6040000 PTL     F4240) --More--

3、top
top命令显示处理器的活动状况。缺省情况下，显示占用CPU最多的任务，并且每隔5秒钟做一次刷新。

Process priority的数值决定了CPU处理进程的顺序。LIUNX内核会根据需要调整该数值的大小。nice value局限于priority。priority的值不能低于nice value（nice value值越低，优先级越高）。您不可以直接修改Process priority的值，但是可以通过调整nice level值来间接地改变Process priority值，然而这一方法并不是所有时候都可用。如果某个进程运行异常的慢，可以通过降低nice level为该进程分配更多的CPU。

Linux 支持的 nice levels 由19 (优先级低)到-20 (优先级高)，缺省值为0。
执行/bin/ps命令可以查看到当前进程的情况。
4、iostat
iostat由Red Hat Enterprise Linux AS发布。同时iostat也是Sysstat的一部分，可以下载到，网址是http://perso.wanadoo.fr/sebastien.godard/
执行iostat命令可以从系统启动之后的CPU平均时间，类似于uptime。除此之外，iostat还对创建一个服务器磁盘子系统的活动报告。该报告包含两部分：CPU使用情况和磁盘使用情况。

iostat显示实例：

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[root@localhost ~]# iostat Linux 2.6.28l7 (localhost.localdomain)  07/05/2013 avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle            0.07    0.14    0.29    0.03    0.00   99.46 Device:            tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn sda               3.17        68.54        19.41     715323     202580 sda1              0.01         0.25         0.00       2568         28 sda2              3.15        67.79        19.40     707458     202496 sda3              0.01         0.27         0.01       2771         56 sda4              0.00         0.00         0.00          6          0 sda5              0.00         0.19         0.00       2000          0 hdc               0.00         0.05         0.00        496          0 [root@localhost ~]#

CPU占用情况包括四块内容：

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%user：显示user level (applications)时，CPU的占用情况。 %nice：显示user level在nice priority时，CPU的占用情况。 %system:显示system level (kernel)时，CPU的占用情况。 %idle: 显示CPU空闲时间所占比例。

磁盘使用报告分成以下几个部分：

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Device: 块设备的名字 tps: 该设备每秒I/O传输的次数。多个I/O请求可以组合为一个，每个I/O请求传输的字节数不同，因此可以将多个I/O请求合并为一个。 Blk_read/s, Blk_wrtn/s: 表示从该设备每秒读写的数据块数量。块的大小可以不同，如1024, 2048 或 4048字节，这取决于partition的大小。 例如，执行下列命令获得设备/dev/sda1 的数据块大小： dumpe2fs -h /dev/sda1 |grep -F "Block size" 输出结果如下 dumpe2fs 1.34 (25-Jul-2003) Block size: 1024 Blk_read, Blk_wrtn: 指示自从系统启动之后数据块读/写的合计数。

也可以查看这几个文件/proc/stat，/proc/partitions，/proc/diskstats的内容。
5、vmstat
vmstat提供了processes, memory, paging, block I/O, traps和CPU的活动状况

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[root@localhost ~]# vmstat -n 1 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 535520  67236 320296    0    0     9     3 1005   16  0  0 99  0  0  0  0      0 535512  67236 320296    0    0     0     0 3965   36  0  0 100  0  0  0  0      0 535512  67236 320296    0    0     0     0 3941   26  0  1 99  0  0  0  0      0 535396  67252 320284    0    0     0   180 3895  124  0  1 99  0  0  0  0      0 535372  67252 320304    0    0     0     0 3733   28  0  1 99  0  0

各输出列的含义：

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Process – r: The number of processes waiting for runtime. – b: The number of processes in uninterruptable sleep. Memory – swpd: The amount of virtual memory used (KB). – free: The amount of idle memory (KB). – buff: The amount of memory used as buffers (KB). Swap – si: Amount of memory swapped from the disk (KBps). – so: Amount of memory swapped to the disk (KBps). IO – bi: Blocks sent to a block device (blocks/s). – bo: Blocks received from a block device (blocks/s). System – in: The number of interrupts per second, including the clock. – cs: The number of context switches per second. CPU (these are percentages of total CPU time) - us: Time spent running non-kernel code (user time, including nice time). – sy: Time spent running kernel code (system time). – id: Time spent idle. Prior to Linux 2.5.41, this included IO-wait time. – wa: Time spent waiting for IO. Prior to Linux 2.5.41, this appeared as zero.

6、sar (常用)
sar是Red Hat Enterprise Linux AS发行的一个工具，同时也是Sysstat工具集的命令之一，可以从以下网址下载：http://perso.wanadoo.fr/sebastien.godard/
sar用于收集、报告或者保存系统活动信息。sar由三个应用组成：sar显示数据、sar1和sar2用于收集和保存数据。
使用sar1和sar2，系统能够配置成自动抓取信息和日志，以备分析使用。配置举例：在/etc/crontab中添加如下几行内容
同样的，你也可以在命令行方式下使用sar运行实时报告。如图所示：
从收集的信息中，可以得到详细的CPU使用情况(%user, %nice, %system, %idle)、内存页面调度、网络I/O、进程活动、块设备活动、以及interrupts/second

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[root@localhost ~]# sar -u 3 10 Linux 2.6.28l7 (localhost.localdomain)  07/05/2013 04:51:29 AM       CPU     %user     %nice   %system   %iowait    %steal     %idle 04:51:32 AM       all      0.00      0.00      0.17      0.00      0.00     99.83 04:51:35 AM       all      0.00      0.00      0.34      0.00      0.00     99.66 04:51:38 AM       all      0.00      0.00      0.45      0.00      0.00     99.55 04:51:41 AM       all      0.00      0.00      0.19      0.00      0.00     99.81 04:51:44 AM       all      0.00      0.00      0.17      0.00      0.00     99.83 04:51:47 AM       all      0.00      0.00      0.17      0.00      0.00     99.83 04:51:50 AM       all      0.00      0.00      0.17      0.00      0.00     99.83 04:51:53 AM       all      0.00      0.00      0.17      0.00      0.00     99.83 04:51:56 AM       all      0.00      0.00      0.26      0.00      0.00     99.74 04:51:59 AM       all      0.00      0.00      0.09      0.00      0.00     99.91 Average:          all      0.00      0.00      0.22      0.00      0.00     99.78 [root@localhost ~]#

7、KDE System Guard
KDE System Guard (KSysguard) 是KDE图形方式的任务管理和性能监视工具。监视本地及远程客户端/服务器架构体系的中的主机。
8、free
/bin/free命令显示所有空闲的和使用的内存数量，包括swap。同时也包含内核使用的缓存。

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[root@localhost ~]# free -m              total       used       free     shared    buffers     cached Mem:           998        476        522          0         65        312 -/+ buffers/cache:         97        901 Swap:          996          0        996 [root@localhost ~]#

9、Traffic-vis
Traffic-vis是一套测定哪些主机在IP网进行通信、通信的目标主机以及传输的数据量。并输出纯文本、HTML或者GIF格式的报告。
注：Traffic-vis仅仅适用于SUSE LINUX ENTERPRISE SERVER。
如下命令用来收集网口eth0的信息：

1	traffic-collector -i eth0 -s /root/output_traffic-collector

可以使用killall命令来控制该进程。如果要将报告写入磁盘，可使用如下命令：

1	killall -9 traffic-collector

要停止对信息的收集，执行如下命令：killall -9 traffic-collector
注意，不要忘记执行最后一条命令，否则会因为内存占用而影响性能。
可以根据packets, bytes, TCP连接数对输出进行排序，根据每项的总数或者收/发的数量进行。
例如根据主机上packets的收/发数量排序，执行命令：

1	traffic-sort -i output_traffic-collector -o output_traffic-sort -Hp

如要生成HTML格式的报告，显示传输的字节数，packets的记录、全部TCP连接请求和网络中每台服务器的信息，请运行命令：

1	traffic-tohtml -i output_traffic-sort -o output_traffic-tohtml.html

如要生成GIF格式（600X600）的报告，请运行命令：

1	traffic-togif -i output_traffic-sort -o output_traffic-togif.gif -x 600 -y 600

GIF格式的报告可以方便地发现网络广播，查看哪台主机在TCP网络中使用IPX/SPX协议并隔离网络，需要记住的是，IPX是基于广播包的协议。如果我们需要查明例如网卡故障或重复IP的问题，需要使用特殊的工具。例如SUSE LINUX Enterprise Server自带的Ethereal。
技巧和提示：使用管道，可以只需执行一条命令来产生报告。如生成HTML的报告，执行命令：

1	cat output_traffic-collector | traffic-sort -Hp | traffic-tohtml -o output_traffic-tohtml.html

如要生成GIF文件，执行命令：

1	cat output_traffic-collector | traffic-sort -Hp | traffic-togif -o output_traffic-togif.gif -x 600 -y 600

10、pmap
pmap可以报告某个或多个进程的内存使用情况。使用pmap判断主机中哪个进程因占用过多内存导致内存瓶颈。

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[root@localhost ~]# pmap 1 1:   init [3]               0000000000400000     36K r-x--  /sbin/init 0000000000609000      4K rw---  /sbin/init 000000000060a000    132K rw---    [ anon ] 00000039f8200000    112K r-x--  /lib64/ld-2.5.so 00000039f841b000      4K r----  /lib64/ld-2.5.so 00000039f841c000      4K rw---  /lib64/ld-2.5.so 00000039f8600000   1336K r-x--  /lib64/libc-2.5.so 00000039f874e000   2044K -----  /lib64/libc-2.5.so 00000039f894d000     16K r----  /lib64/libc-2.5.so 00000039f8951000      4K rw---  /lib64/libc-2.5.so 00000039f8952000     20K rw---    [ anon ] 00000039f8a00000      8K r-x--  /lib64/libdl-2.5.so 00000039f8a02000   2048K -----  /lib64/libdl-2.5.so 00000039f8c02000      4K r----  /lib64/libdl-2.5.so 00000039f8c03000      4K rw---  /lib64/libdl-2.5.so 00000039f9600000     84K r-x--  /lib64/libselinux.so.1 00000039f9615000   2048K -----  /lib64/libselinux.so.1 00000039f9815000      8K rw---  /lib64/libselinux.so.1 00000039f9817000      4K rw---    [ anon ] 00000039f9a00000    236K r-x--  /lib64/libsepol.so.1 00000039f9a3b000   2048K -----  /lib64/libsepol.so.1 00000039f9c3b000      4K rw---  /lib64/libsepol.so.1 00000039f9c3c000     40K rw---    [ anon ] 00007f51cc8f5000     12K rw---    [ anon ] 00007f51cc908000      8K rw---    [ anon ] 00007fffd48f4000     84K rw---    [ stack ] 00007fffd4917000      4K r-x--    [ anon ] ffffffffff600000      4K r-x--    [ anon ]  total            10360K [root@localhost ~]#

11、strace
strace截取和记录系统进程调用，以及进程收到的信号。是一个非常有效的检测、指导和调试工具。系统管理员可以通过该命令容易地解决程序问题。

使用该命令需要指明进程的ID(PID)，例如：

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[root@localhost ~]# strace -p 1 Process 1 attached - interrupt to quit select(11, [10], NULL, NULL, {4, 868510}) = 0 (Timeout) stat("/dev/initctl", {st_mode=S_IFIFO|0600, st_size=0, ...}) = 0 fstat(10, {st_mode=S_IFIFO|0600, st_size=0, ...}) = 0 stat("/dev/initctl", {st_mode=S_IFIFO|0600, st_size=0, ...}) = 0 select(11, [10], NULL, NULL, {5, 0})    = 0 (Timeout) stat("/dev/initctl", {st_mode=S_IFIFO|0600, st_size=0, ...}) = 0 fstat(10, {st_mode=S_IFIFO|0600, st_size=0, ...}) = 0 stat("/dev/initctl", {st_mode=S_IFIFO|0600, st_size=0, ...}) = 0 select(11, [10], NULL, NULL, {5, 0})    = 0 (Timeout) stat("/dev/initctl", {st_mode=S_IFIFO|0600, st_size=0, ...}) = 0 fstat(10, {st_mode=S_IFIFO|0600, st_size=0, ...}) = 0 stat("/dev/initctl", {st_mode=S_IFIFO|0600, st_size=0, ...}) = 0 select(11, [10], NULL, NULL, {5, 0})    = 0 (Timeout) stat("/dev/initctl", {st_mode=S_IFIFO|0600, st_size=0, ...}) = 0 fstat(10, {st_mode=S_IFIFO|0600, st_size=0, ...}) = 0 stat("/dev/initctl", {st_mode=S_IFIFO|0600, st_size=0, ...}) = 0 select(11, [10], NULL, NULL, {5, 0}

12、ulimit （常用）

ulimit内置在bash shell中，用来提供对shell和进程可用资源的控制

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[root@localhost ~]# ulimit -a core file size          (blocks, -c) 0 data seg size           (kbytes, -d) unlimited scheduling priority             (-e) 0 file size               (blocks, -f) unlimited pending signals                 (-i) 8192 max locked memory       (kbytes, -l) 64 max memory size         (kbytes, -m) unlimited open files                      (-n) 1024 pipe size            (512 bytes, -p) 8 POSIX message queues     (bytes, -q) 819200 real-time priority              (-r) 0 stack size              (kbytes, -s) 8192 cpu time               (seconds, -t) unlimited max user processes              (-u) 8192 virtual memory          (kbytes, -v) unlimited file locks                      (-x) unlimited [root@localhost ~]#

-H和-S选项指明所给资源的软硬限制。如果超过了软限制，系统管理员会收到警告信息。硬限制指在用户收到超过文件句炳限制的错误信息之前，可以达到的最大值。
例如可以设置对文件句炳的硬限制：ulimit -Hn 4096
例如可以设置对文件句炳的软限制：ulimit -Sn 1024
查看软硬值，执行如下命令：

1 2	ulimit -Hn ulimit -Sn

例如限制Oracle用户. 在/etc/security/limits.conf输入以下行:
soft nofile 4096
hard nofile 10240
对于Red Hat Enterprise Linux AS，确定文件/etc/pam.d/system-auth包含如下行
session required /lib/security/$ISA/pam_limits.so
对于SUSE LINUX Enterprise Server，确定文件/etc/pam.d/login 和/etc/pam.d/sshd包含如下行：
session required pam_limits.so
这一行使这些限制生效。
13、mpstat
mpstat是Sysstat工具集的一部分，下载地址是http://perso.wanadoo.fr/sebastien.godard/
mpstat用于报告多路CPU主机的每颗CPU活动情况，以及整个主机的CPU情况。
例如，下边的命令可以隔2秒报告一次处理器的活动情况，执行3次

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[root@localhost ~]#  mpstat 2 3 Linux 2.6.28l7 (localhost.localdomain)  07/05/2013 05:01:26 AM  CPU   %user   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal   %idle    intr/s 05:01:28 AM  all    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.14    0.00   99.86   3914.81 05:01:30 AM  all    0.00    0.00    0.12    0.00    0.00    0.00    0.00   99.88   4007.00 05:01:32 AM  all    0.00    0.00    0.25    0.00    0.00    0.12    0.00   99.62   4019.10 Average:     all    0.00    0.00    0.13    0.00    0.00    0.09    0.00   99.79   3981.46 [root@localhost ~]#

如下命令每隔1秒显示一次多路CPU主机的处理器活动情况，执行3次

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[root@localhost ~]# mpstat -P ALL 1 3 Linux 2.6.28l7 (localhost.localdomain)  07/05/2013 05:02:15 AM  CPU   %user   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal   %idle    intr/s 05:02:16 AM  all    0.00    0.00    0.25    0.00    0.00    0.00    0.00   99.75   4008.91 05:02:16 AM    0    0.00    0.00    0.99    0.00    0.00    0.00    0.00   99.01      4.95 05:02:16 AM    1    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.98    0.00   99.02      0.99 05:02:16 AM    2    0.00    0.00    0.99    0.00    0.00    0.00    0.00   99.01      0.00 05:02:16 AM    3    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00      0.00 05:02:16 AM  CPU   %user   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal   %idle    intr/s 05:02:17 AM  all    0.00    0.00    0.25    0.00    0.00    0.00    0.00   99.75   4005.00 05:02:17 AM    0    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00      0.00 05:02:17 AM    1    0.99    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   99.01      3.00 05:02:17 AM    2    0.00    0.00    1.00    0.00    0.00    0.00    0.00   99.00      0.00 05:02:17 AM    3    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00      0.00 05:02:17 AM  CPU   %user   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal   %idle    intr/s 05:02:18 AM  all    0.00    0.00    0.25    0.00    0.00    0.00    0.00   99.75   4010.00 05:02:18 AM    0    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00      5.00 05:02:18 AM    1    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00      2.00 05:02:18 AM    2    0.00    0.00    1.00    0.00    0.00    0.00    0.00   99.00      0.00 05:02:18 AM    3    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00      0.00 Average:     CPU   %user   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal   %idle    intr/s Average:     all    0.00    0.00    0.25    0.00    0.00    0.00    0.00   99.75   4007.97 Average:       0    0.00    0.00    0.33    0.00    0.00    0.00    0.00   99.67      3.32 Average:       1    0.33    0.00    0.00    0.00    0.00    0.33    0.00   99.34      1.99 Average:       2    0.00    0.00    1.00    0.00    0.00    0.00    0.00   99.00      0.00 Average:       3    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00      0.00 [root@localhost ~]#