Linux与bash：4.Linux终端命令之性能统计命令

Posted 2021-09-07 new nm个对象

1.linux常用的性能分析命令

2.总体态势命令：uptime

uptime用于查看操作系统的总体态势：返回四个值：当前时间、系统运行了多久时间、当前登录的用户有多少，以及前 1、5 和 15 分钟系统的平均负载。

这里，第一项是当前时间，up 表示系统正在运行，3:00 是系统启动的总时间，最后是系统的负载load信息

什么叫负载load：系统负载是处于可运行runnable或不可中断uninterruptable状态的进程的平均数。可运行状态的进程要么正在使用 CPU 要么在等待使用 CPU。 不可中断状态的进程则正在等待某些 I/O 访问，例如等待磁盘 IO。负载均值的意义根据系统中 CPU 的数量不同而不同，负载为 1 对于一个只有单 CPU 的系统来说意味着负载满了，而对于一个拥有 4 CPU 的系统来说则意味着 75% 的时间里都是空闲的。

平均负载分析：一般情况下单核cpu平均负载不大于3，表示性能良好。n核cpu，平均负载不大于n*3，表示性能良好。

3.操作系统日志：dmesg

应用场景：一般在系统性能发生卡顿等问题时，使用dmesg命令查看系统日志

4.虚拟内存统计：vmstat

（4.1）简介

vmstat是Virtual Meomory Statistics（虚拟内存统计）的缩写，可对操作系统的虚拟内存、进程、CPU活动进行监控。是对系统的整体情况进行统计，不足之处是无法对某个进程进行深入分析。

（4.2）物理内存和虚拟内存区别

​ 我们知道，直接从物理内存读写数据要比从硬盘读写数据要快的多，因此，我们希望所有数据的读取和写入都在内存完成，而内存是有限的，这样就引出了物理内存与虚拟内存的概念。

	物理内存就是系统硬件提供的内存大小，是真正的内存，相对于物理内存，在linux下还有一个虚拟内存的概念，虚拟内存就是为了满足物理内存的不足而提出的策略，它是利用磁盘空间虚拟出的一块逻辑内存，用作虚拟内存的磁盘空间被称为交换空间（**Swap Space**）。

	作为物理内存的扩展，linux会在物理内存不足时，使用交换分区的虚拟内存，更详细的说，就是内核会将暂时不用的内存块信息写到交换空间，这样以来，物理内存得到了释放，这块内存就可以用于其它目的，当需要用到原始的内容时，这些信息会被重新从交换空间读入物理内存。

（4.3）虚拟内存原理

​ 在系统中运行的每个进程都需要使用到内存，但不是每个进程都需要每时每刻使用系统分配的内存空间。当系统运行所需内存超过实际的物理内存，内核会释放某些进程所占用但未使用的部分或所有物理内存，将这部分资料存储在磁盘上直到进程下一次调用，并将释放出的内存提供给有需要的进程使用。

在Linux内存管理中，主要是通过“调页Paging”和“交换Swapping”来完成上述的内存调度。调页算法是将内存中最近不常使用的页面换到磁盘上，把活动页面保留在内存中供进程使用。交换技术是将整个进程，而不是部分页面，全部交换到磁盘上。

分页(Page)写入磁盘的过程被称作Page-Out，分页(Page)从磁盘重新回到内存的过程被称作Page-In。当内核需要一个分页时，但发现此分页不在物理内存中(因为已经被Page-Out了)，此时就发生了分页错误（Page Fault）。

当系统内核发现可运行内存变少时，就会通过Page-Out来释放一部分物理内存。尽管Page-Out不是经常发生，但是如果Page-out频繁不断的发生，直到当内核管理分页的时间超过运行程式的时间时，系统效能会急剧下降。这时的系统已经运行非常慢或进入暂停状态，这种状态亦被称作thrashing(颠簸)。

（4.4）常见命令展示

vmstat 5 5 【在5秒时间内进行5次采样】

参数解析：

Procs（进程）：

r: 运行队列中进程数量

b： 等待IO的进程数量

Memory（内存）：

swpd: 使用虚拟内存大小

free: 可用内存大小

buff: 用作缓冲的内存大小

cache: 用作缓存的内存大小

Swap：

si: 每秒从交换区写到内存的大小（每秒进入磁盘交换器的大小）

so: 每秒写入交换区的内存大小（每秒从磁盘交换区出来的大小）

IO：（现在的Linux版本块的大小为1024bytes）

bi: 每秒读取的块数

bo: 每秒写入的块数

系统：

in: 每秒中断数，包括时钟中断。【interrupt】（比如，当cpu满负载时，你移动鼠标，cpu会中断一些进程，来响应你的鼠标移动。）

cs: 每秒上下文切换数。 【count/second】

CPU（以百分比表示）：

us: 用户进程执行时间占用cpu的百分比(user time)

sy: 系统进程执行时间占用cpu的百分比(system time)

id: 空闲时间(包括IO等待时间),中央处理器的空闲时间 。以百分比表示。

wa: 等待IO时间

（4.5）实战：编写一个bash脚本，不断创建进程。然后使用vmstat查看

• 第一步，编写bash脚本

  • vi test.sh
    

• chmod +x ./test.sh
  ./test.sh
  

• 第二步：使用vmstat查看

可以看到r运行队列数一直在50以上

• 第三步：查看进程列表

• 第四步：杀掉相关进程

  • ps -ef | grep test.sh | awk 'kill_sh="kill -9 "$2;system(kill_sh)'
    参数解析：
    ps -ef | grep test.sh----先找出test.sh对应的进程
    awk 'kill_sh="kill -9 "$2;system(kill_sh)'-------使用awk执行shell命令。方法：将命令赋值给变量，然后使用system参数去执行变量
    

5.io情况：iostat

列出磁盘io的情况

tps：该设备每秒的传输次数

kB_read/s：每秒从设备（drive expressed）读取的数据量；

kB_wrtn/s：每秒向设备（drive expressed）写入的数据量；

kB_read： 读取的总数据量；

kB_wrtn：写入的总数量数据量；

其他参数：

​ 1：iostat 1--------每1秒刷新一次

​ 2：iostat -c-------只查看cpu的io情况

​ 3：iostat -d------只查看磁盘的io情况

6.内存情况：free -m

​ free -m 查看linux内存使用情况。

一、从系统层面分析

Mem:内存的使用情况总览表。

totel:机器总的物理内存 单位为：M

used：用掉的内存。

free:空闲的物理内存。

注：物理内存(totel)=系统看到的用掉的内存(used)+系统看到空闲的内存(free)

我们平时看内存的使用也就看这些。

二、从程序的角度分析

shared:多个进程共享的内存总和，当前废弃不用。

buffers：缓存内存数（写入磁盘时）。

cached: 缓存内存数（从磁盘读取时）。

注：程序预留的内存=buffers+cached

7.进程详情：top(重要)

inux中的top命令显示系统上正在运行的进程。它是系统管理员最重要的工具之一。被广泛用于监视服务器的负载。

命令详解：

（1）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。

（2）任务

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。

（3）cpu状态

第三行显示的是CPU状态。 这里显示了不同模式下的所占CPU时间的百分比。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
• id: 空闲时间(包括IO等待时间),中央处理器的空闲时间
• 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。

（4）内存使用:

第四五两行显示内存使用率，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。

（5）字段/列

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。

VIRT

进程使用的虚拟内存。

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。

SHR

SHR是进程使用的共享内存。

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。

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。

交互命令:

top -h：帮助信息

top -n ：获取多次cpu的执行情况 ，top –n 4 只更新4次（默认是不断更新的）

top -d ： 间隔时间，top -d 4 每隔4秒更新一次

top -p ： 获取指定pid的进程的数据，top –p 4444(PID)

top命令实战：

• 检测指定pid的内存20次

  • for i in {1..20};do top -n 1 -p 1 | grep systemd | awk '{print $11}';done
    解析：
    top -n 1 -p 1------打印pid为1的进程信息一次
    grep systemd-------取出含systemd内容的记录，也就是进程信息那一条记录
    awk '{print $11}'--打印字段11，也就是内存信息
    

8.iftop分析网络状态

9.性能分析总结

当我们遇到系统性能很差时，可以分别查看系统的CPU,内存,IO,网络流量来排查到底哪里出问题了