Linux系统监控命令详解

1. top命令

top命令经常用来监控Linux的系统状况，比如cpu、内存的使用，程序员基本都知道这个命令，但比较奇怪的是能用好它的人却很少，例如top监控视图中内存数值的含义就有不少的曲解。

输入top命令

1.1 系统运行时间和平均负载：

top命令的顶部显示与uptime命令相似的输出

这些字段显示：   

• 当前时间
• 系统已运行的时间
• 当前登录用户的数量
• 相应最近5、10和15分钟内的平均负载。

可以使用'l'命令切换uptime的显示。

21:45:11 — 当前系统时间
0 days, 4:54 — 系统已经运行了4小时54分钟（在这期间没有重启过）
2 users — 当前有2个用户登录系统
load average:0.24, 0.15, 0.19 — load average后面的三个数分别是5分钟、10分钟、15分钟的负载情况。

load average数据是每隔5秒钟检查一次活跃的进程数，然后按特定算法计算出的数值。如果这个数除以逻辑CPU的数量，结果高于5的时候就表明系统在超负荷运转了。

1.2 任务:

Tasks — 任务（进程），系统现在共有144个进程，其中处于运行中的有1个，143个在休眠（sleep），stoped状态的有0个，zombie状态（僵尸）的有0个。

第二行显示的是任务或者进程的总结。进程可以处于不同的状态。这里显示了全部进程的数量。除此之外，还有正在运行、睡眠、停止、僵尸进程的数量（僵尸是一种进程的状态）。这些进程概括信息可以用't'切换显示

1.3 CPU 状态:

这里显示不同模式下所占cpu时间百分比，这些不同的cpu时间表示：

• us, user： 运行(未调整优先级的) 用户进程的CPU时间
• sy，system: 运行内核进程的CPU时间
• ni，niced：运行已调整优先级的用户进程的CPU时间
• wa，IO wait: 用于等待IO完成的CPU时间
• hi：处理硬件中断的CPU时间
• si: 处理软件中断的CPU时间
• st：这个虚拟机被hypervisor偷去的CPU时间（译注：如果当前处于一个hypervisor下的vm，实际上hypervisor也是要消耗一部分CPU处理时间的）。

可以使用't'命令切换显示。

1.3% us — 用户空间占用CPU的百分比。
1.0% sy — 内核空间占用CPU的百分比。
0.0% ni — 改变过优先级的进程占用CPU的百分比
97.3% id — 空闲CPU百分比
0.0% wa — IO等待占用CPU的百分比
0.3% hi — 硬中断（Hardware IRQ）占用CPU的百分比
0.0% si — 软中断（Software Interrupts）占用CPU的百分比

在这里CPU的使用比率和windows概念不同，如果你不理解用户空间和内核空间，需要充充电了。

1.4 内存使用:

接下来两行显示内存使用率，有点像'free'命令。第一行是物理内存使用，第二行是虚拟内存使用(交换空间)。

物理内存显示如下:全部可用内存、已使用内存、空闲内存、缓冲内存。相似地：交换部分显示的是：全部、已使用、空闲和缓冲交换空间。

内存显示可以用'm'命令切换。

509248k total — 物理内存总量（509M）
495964k used — 使用中的内存总量（495M）
13284k free — 空闲内存总量（13M）
25364k buffers — 缓存的内存量 （25M）

swap交换分区
492536k total — 交换区总量（492M）
11856k used — 使用的交换区总量（11M）
480680k free — 空闲交换区总量（480M）
202224k cached — 缓冲的交换区总量（202M）

这里要说明的是不能用windows的内存概念理解这些数据，如果按windows的方式此台服务器“危矣”：8G的内存总量只剩下530M的可用内存。Linux的内存管理有其特殊性，复杂点需要一本书来说明，这里只是简单说点和我们传统概念（windows）的不同。

第四行中使用中的内存总量（used）指的是现在系统内核控制的内存数，空闲内存总量（free）是内核还未纳入其管控范围的数量。纳入内核管理的内存不见得都在使用中，还包括过去使用过的现在可以被重复利用的内存，内核并不把这些可被重新使用的内存交还到free中去，因此在linux上free内存会越来越少，但不用为此担心。

如果出于习惯去计算可用内存数，这里有个近似的计算公式：第四行的free + 第四行的buffers + 第五行的cached，按这个公式此台服务器的可用内存：

13284+25364+202224 = 240M。

对于内存监控，在top里我们要时刻监控第五行swap交换分区的used，如果这个数值在不断的变化，说明内核在不断进行内存和swap的数据交换，这是真正的内存不够用了。

第六行是空行

1.5 各进程（任务）的状态监控:

PID：进程ID，进程的唯一标识符

USER：进程所有者的实际用户名。

PR：进程的调度优先级。这个字段的一些值是'rt'。这意味这这些进程运行在实时态。

NI：进程的nice值（优先级）。越小的值意味着越高的优先级。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。进程使用的虚拟内存总量，单位kb。VIRT=SWAP+RES

RES：驻留内存大小。驻留内存是任务使用的非交换物理内存大小。进程使用的、未被换出的物理内存大小，单位kb。RES=CODE+DATA

SHR：SHR是进程使用的共享内存。共享内存大小，单位kb

S：这个是进程的状态。它有以下不同的值:

• D - 不可中断的睡眠态。
• R – 运行态
• S – 睡眠态
• T – 被跟踪或已停止
• Z – 僵尸态

%CPU：自从上一次更新时到现在任务所使用的CPU时间百分比。

%MEM：进程使用的可用物理内存百分比。

TIME+：任务启动后到现在所使用的全部CPU时间，精确到百分之一秒。

COMMAND：运行进程所使用的命令。进程名称（命令名/命令行）

还有许多在默认情况下不会显示的输出，它们可以显示进程的页错误、有效组和组ID和其他更多的信息。

 

2. vmstat命令

vmstat命令是最常见的Linux/Unix监控工具，可以展现给定时间间隔的服务器的状态值,包括服务器的CPU使用率，内存使用，虚拟内存交换情况,IO读写情况。这个命令是我查看Linux/Unix最喜爱的命令，一个是Linux/Unix都支持，二是相比top，我可以看到整个机器的CPU,内存,IO的使用情况，而不是单单看到各个进程的CPU使用率和内存使用率(使用场景不一样)。

一般vmstat工具的使用是通过两个数字参数来完成的，第一个参数是采样的时间间隔数，单位是秒，第二个参数是采样的次数，如:

root@ubuntu:~# vmstat 2 1
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa
 1  0      0 3498472 315836 3819540    0    0     0     1    2    0  0  0 100  0

2表示每个两秒采集一次服务器状态，1表示只采集一次。

实际上，在应用过程中，我们会在一段时间内一直监控，不想监控直接结束vmstat就行了,例如:

root@ubuntu:~# vmstat 2  
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa
 1  0      0 3499840 315836 3819660    0    0     0     1    2    0  0  0 100  0
 0  0      0 3499584 315836 3819660    0    0     0     0   88  158  0  0 100  0
 0  0      0 3499708 315836 3819660    0    0     0     2   86  162  0  0 100  0
 0  0      0 3499708 315836 3819660    0    0     0    10   81  151  0  0 100  0
 1  0      0 3499732 315836 3819660    0    0     0     2   83  154  0  0 100  0

这表示vmstat每2秒采集数据，一直采集，直到我结束程序，这里采集了5次数据我就结束了程序。

好了，命令介绍完毕，现在开始实战讲解每个参数的意思。

r 表示运行队列(就是说多少个进程真的分配到CPU)，我测试的服务器目前CPU比较空闲，没什么程序在跑，当这个值超过了CPU数目，就会出现CPU瓶颈了。这个也和top的负载有关系，一般负载超过了3就比较高，超过了5就高，超过了10就不正常了，服务器的状态很危险。top的负载类似每秒的运行队列。如果运行队列过大，表示你的CPU很繁忙，一般会造成CPU使用率很高。

b 表示阻塞的进程,这个不多说，进程阻塞，大家懂的。

swpd 虚拟内存已使用的大小，如果大于0，表示你的机器物理内存不足了，如果不是程序内存泄露的原因，那么你该升级内存了或者把耗内存的任务迁移到其他机器。

free   空闲的物理内存的大小，我的机器内存总共8G，剩余3415M。

buff   Linux/Unix系统是用来存储，目录里面有什么内容，权限等的缓存，我本机大概占用300多M

cache cache直接用来记忆我们打开的文件,给文件做缓冲，我本机大概占用300多M(这里是Linux/Unix的聪明之处，把空闲的物理内存的一部分拿来做文件和目录的缓存，是为了提高 程序执行的性能，当程序使用内存时，buffer/cached会很快地被使用。)

si  每秒从磁盘读入虚拟内存的大小，如果这个值大于0，表示物理内存不够用或者内存泄露了，要查找耗内存进程解决掉。我的机器内存充裕，一切正常。

so  每秒虚拟内存写入磁盘的大小，如果这个值大于0，同上。

bi  块设备每秒接收的块数量，这里的块设备是指系统上所有的磁盘和其他块设备，默认块大小是1024byte，我本机上没什么IO操作，所以一直是0，但是我曾在处理拷贝大量数据(2-3T)的机器上看过可以达到140000/s，磁盘写入速度差不多140M每秒

bo 块设备每秒发送的块数量，例如我们读取文件，bo就要大于0。bi和bo一般都要接近0，不然就是IO过于频繁，需要调整。

in 每秒CPU的中断次数，包括时间中断

cs 每秒上下文切换次数，例如我们调用系统函数，就要进行上下文切换，线程的切换，也要进程上下文切换，这个值要越小越好，太大了，要考虑调低线程或者进程的数目,例如在apache和nginx这种web服务器中，我们一般做性能测试时会进行几千并发甚至几万并发的测试，选择web服务器的进程可以由进程或者线程的峰值一直下调，压测，直到cs到一个比较小的值，这个进程和线程数就是比较合适的值了。系统调用也是，每次调用系统函数，我们的代码就会进入内核空间，导致上下文切换，这个是很耗资源，也要尽量避免频繁调用系统函数。上下文切换次数过多表示你的CPU大部分浪费在上下文切换，导致CPU干正经事的时间少了，CPU没有充分利用，是不可取的。

us 用户CPU时间，我曾经在一个做加密解密很频繁的服务器上，可以看到us接近100,r运行队列达到80(机器在做压力测试，性能表现不佳)。

sy 系统CPU时间，如果太高，表示系统调用时间长，例如是IO操作频繁。

id  空闲 CPU时间，一般来说，id + us + sy = 100,一般我认为id是空闲CPU使用率，us是用户CPU使用率，sy是系统CPU使用率。

wt 等待IO CPU时间。

 3.mpstat命令

mpstat是Multiprocessor Statistics的缩写，是实时系统监控工具。其报告与CPU的一些统计信息，这些信息存放在/proc/stat文件中。在多CPUs系统里，其不但能查看所有CPU的平均状况信息，而且能够查看特定CPU的信息。mpstat最大的特点是：可以查看多核心cpu中每个计算核心的统计数据；而类似工具vmstat只能查看系统整体cpu情况。

语法

mpstat [-P {|ALL}] [internal [count]]
参数 解释
-P {|ALL} 表示监控哪个CPU， cpu在[0,cpu个数-1]中取值
internal 相邻的两次采样的间隔时间、
count 采样的次数，count只能和delay一起使用
当没有参数时，mpstat则显示系统启动以后所有信息的平均值。有interval时，第一行的信息自系统启动以来的平均信息。从第二行开始，输出为前一个interval时间段的平均信息。

实例

查看多核CPU核心的当前运行状况信息， 每2秒更新一次

mpstat  219:45:12 CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %idle
19:45:14 all 0.04 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 99.96
19:45:16 all 0.00 0.00 0.00 0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 99.97
19:45:18 all 0.00 0.07 0.07 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 99.87

如果要看每个cpu核心的详细当前运行状况信息，输出如下：

mpstat  -P ALL 2

19:43:58     CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest   %idle
19:43:59     all    0.00    0.00    0.04    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   99.96
19:43:59       0    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00
19:43:59       1    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00
.......
19:43:59      13    0.99    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   99.01
19:43:59      14    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00
19:43:59      15    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00

字段的含义如下

%user      在internal时间段里，用户态的CPU时间(%)，不包含nice值为负进程  (usr/total)*100
%nice      在internal时间段里，nice值为负进程的CPU时间(%)   (nice/total)*100
%sys       在internal时间段里，内核时间(%)       (system/total)*100
%iowait    在internal时间段里，硬盘IO等待时间(%) (iowait/total)*100
%irq       在internal时间段里，硬中断时间(%)     (irq/total)*100
%soft      在internal时间段里，软中断时间(%)     (softirq/total)*100
%idle      在internal时间段里，CPU除去等待磁盘IO操作外的因为任何原因而空闲的时间闲置时间(%) (idle/total)*100

计算公式如下

total_cur=user+system+nice+idle+iowait+irq+softirq
total_pre=pre_user+ pre_system+ pre_nice+ pre_idle+ pre_iowait+ pre_irq+ pre_softirq
user=user_cur – user_pre
total=total_cur-total_pre
其中_cur 表示当前值，_pre表示interval时间前的值。上表中的所有值可取到两位小数点。