linux 性能分析

Posted 2020-09-19

查看性能顺序：

• [cpu] mpstat -P ALL 1 100  (sar -u,sar -p)

• [network] sar -n DEV

• [disk] sar -b,sar -d

• [mem] sar -W,sar -r,sar -B

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Linux CPU实时监控mpstat命令详解

简介

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 %idle19:45:14 all 0.04 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 99.9619:45:16 all 0.00 0.00 0.00 0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 99.9719:45:18 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 219:43:58     CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest   %idle19:43:59     all    0.00    0.00    0.04    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   99.9619:43:59       0    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.0019:43:59       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   99.0119:43:59      14    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.0019:43:59      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。

 -----------------------------------sar------------------------------------------

sar（System Activity Reporter系统活动情况报告）是目前 Linux 上最为全面的系统性能分析工具之一，可以从多方面对系统的活动进行报告，包括：文件的读写情况、系统调用的使用情况、磁盘I/O、CPU效率、内存使用状况、进程活动及IPC有关的活动等。本文主要以CentOS 6.3 x64系统为例，介绍sar命令。

sar命令常用格式

sar [options] [-A] [-o file] t [n]

其中：

例如：sar -d 3 10

t(3)为采样间隔，n(10)为采样次数，默认值是1；

-o file表示将命令结果以二进制格式存放在文件中，file 是文件名。

options 为命令行选项，sar命令常用选项如下：

-A：所有报告的总和

-u：输出CPU使用情况的统计信息

-v：输出inode、文件和其他内核表的统计信息

-d：输出每一个块设备的活动信息

-r：输出内存和交换空间的统计信息

-b：显示I/O和传送速率的统计信息

-a：文件读写情况

-c：输出进程统计信息，每秒创建的进程数

-R：输出内存页面的统计信息

-y：终端设备活动情况

-w：输出系统交换活动信息

1. CPU资源监控

例如，每10秒采样一次，连续采样3次，观察CPU 的使用情况，并将采样结果以二进制形式存入当前目录下的文件test中，需键入如下命令：

sar -u -o test 10 3

屏幕显示如下：

17:06:16 CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle

17:06:26 all 0.00 0.00 0.20 0.00 0.00 99.80

17:06:36 all 0.00 0.00 0.20 0.00 0.00 99.80

17:06:46 all 0.00 0.00 0.10 0.00 0.00 99.90

Average: all 0.00 0.00 0.17 0.00 0.00 99.83

输出项说明：

CPU：all 表示统计信息为所有 CPU 的平均值。

%user：显示在用户级别(application)运行使用 CPU 总时间的百分比。

%nice：显示在用户级别，用于nice操作，所占用 CPU 总时间的百分比。

%system：在核心级别(kernel)运行所使用 CPU 总时间的百分比。

%iowait：显示用于等待I/O操作占用 CPU 总时间的百分比。

%steal：管理程序(hypervisor)为另一个虚拟进程提供服务而等待虚拟 CPU 的百分比。

%idle：显示 CPU 空闲时间占用 CPU 总时间的百分比。

1. 若 %iowait 的值过高，表示硬盘存在I/O瓶颈

2. 若 %idle 的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

3. 若 %idle 的值持续低于1，则系统的 CPU 处理能力相对较低，表明系统中最需要解决的资源是 CPU 。

如果要查看二进制文件test中的内容，需键入如下sar命令：

sar -u -f test

2. inode、文件和其他内核表监控

例如，每10秒采样一次，连续采样3次，观察核心表的状态，需键入如下命令：

sar -v 10 3

屏幕显示如下：

17:10:49 dentunusd file-nr inode-nr pty-nr

17:10:59 6301 5664 12037 4

17:11:09 6301 5664 12037 4

17:11:19 6301 5664 12037 4

Average: 6301 5664 12037 4

输出项说明：

dentunusd：目录高速缓存中未被使用的条目数量

file-nr：文件句柄（file handle）的使用数量

inode-nr：索引节点句柄（inode handle）的使用数量

pty-nr：使用的pty数量

3. 内存和交换空间监控

例如，每10秒采样一次，连续采样3次，监控内存分页：

sar -r 10 3

屏幕显示如下：

输出项说明：

kbmemfree：这个值和free命令中的free值基本一致,所以它不包括buffer和cache的空间.

kbmemused：这个值和free命令中的used值基本一致,所以它包括buffer和cache的空间.

%memused：这个值是kbmemused和内存总量(不包括swap)的一个百分比.

kbbuffers和kbcached：这两个值就是free命令中的buffer和cache.

kbcommit：保证当前系统所需要的内存,即为了确保不溢出而需要的内存(RAM+swap).

%commit：这个值是kbcommit与内存总量(包括swap)的一个百分比.

4. 内存分页监控

例如，每10秒采样一次，连续采样3次，监控内存分页：

sar -B 10 3

屏幕显示如下：

输出项说明：

pgpgin/s：表示每秒从磁盘或SWAP置换到内存的字节数(KB)

pgpgout/s：表示每秒从内存置换到磁盘或SWAP的字节数(KB)

fault/s：每秒钟系统产生的缺页数,即主缺页与次缺页之和(major + minor)

majflt/s：每秒钟产生的主缺页数.

pgfree/s：每秒被放入空闲队列中的页个数

pgscank/s：每秒被kswapd扫描的页个数

pgscand/s：每秒直接被扫描的页个数

pgsteal/s：每秒钟从cache中被清除来满足内存需要的页个数

%vmeff：每秒清除的页(pgsteal)占总扫描页(pgscank+pgscand)的百分比

5. I/O和传送速率监控

例如，每10秒采样一次，连续采样3次，报告缓冲区的使用情况，需键入如下命令：

sar -b 10 3

屏幕显示如下：

18:51:05 tps rtps wtps bread/s bwrtn/s

18:51:15 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

18:51:25 1.92 0.00 1.92 0.00 22.65

18:51:35 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Average: 0.64 0.00 0.64 0.00 7.59

输出项说明：

tps：每秒钟物理设备的 I/O 传输总量

rtps：每秒钟从物理设备读入的数据总量

wtps：每秒钟向物理设备写入的数据总量

bread/s：每秒钟从物理设备读入的数据量，单位为 块/s

bwrtn/s：每秒钟向物理设备写入的数据量，单位为 块/s

6. 进程队列长度和平均负载状态监控

例如，每10秒采样一次，连续采样3次，监控进程队列长度和平均负载状态：

sar -q 10 3

屏幕显示如下：

19:25:50 runq-sz plist-sz ldavg-1 ldavg-5 ldavg-15

19:26:00 0 259 0.00 0.00 0.00

19:26:10 0 259 0.00 0.00 0.00

19:26:20 0 259 0.00 0.00 0.00

Average: 0 259 0.00 0.00 0.00

输出项说明：

runq-sz：运行队列的长度（等待运行的进程数）

plist-sz：进程列表中进程（processes）和线程（threads）的数量

ldavg-1：最后1分钟的系统平均负载（System load average）

ldavg-5：过去5分钟的系统平均负载

ldavg-15：过去15分钟的系统平均负载

7. 系统交换活动信息监控

例如，每10秒采样一次，连续采样3次，监控系统交换活动信息：

sar -    W 10 3

屏幕显示如下：

19:39:50 pswpin/s pswpout/s

19:40:00 0.00 0.00

19:40:10 0.00 0.00

19:40:20 0.00 0.00

Average: 0.00 0.00

输出项说明：

pswpin/s：每秒系统换入的交换页面（swap page）数量

pswpout/s：每秒系统换出的交换页面（swap page）数量

8. 设备使用情况监控

例如，每10秒采样一次，连续采样3次，报告设备使用情况，需键入如下命令：

# sar -d 10 3 –p

屏幕显示如下：

17:45:54    DEV    tps    rd_sec/s    wr_sec/s    avgrq-sz    avgqu-sz    await    svctm    %util

17:46:04    scd0    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00

17:46:04    sda    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00

17:46:04    vg_livedvd-lv_root    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00

17:46:04    vg_livedvd-lv_swap    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00

其中：

参数-p可以打印出sda,hdc等磁盘设备名称,如果不用参数-p,设备节点则有可能是dev8-0,dev22-0

tps:每秒从物理磁盘I/O的次数.多个逻辑请求会被合并为一个I/O磁盘请求,一次传输的大小是不确定的.

rd_sec/s:每秒读扇区的次数.

wr_sec/s:每秒写扇区的次数.

avgrq-sz:平均每次设备I/O操作的数据大小(扇区).

avgqu-sz:磁盘请求队列的平均长度.

await:从请求磁盘操作到系统完成处理,每次请求的平均消耗时间,包括请求队列等待时间,单位是毫秒(1秒=1000毫秒).

svctm:系统处理每次请求的平均时间,不包括在请求队列中消耗的时间.

%util:I/O请求占CPU的百分比,比率越大,说明越饱和.

1. avgqu-sz 的值较低时，设备的利用率较高。

2. 当%util的值接近 1% 时，表示设备带宽已经占满。

要判断系统瓶颈问题，有时需几个 sar 命令选项结合起来

怀疑CPU存在瓶颈，可用 sar -u 和 sar -q 等来查看

怀疑内存存在瓶颈，可用 sar -B、sar -r 和 sar -W 等来查看

怀疑I/O存在瓶颈，可用 sar -b、sar -u 和 sar -d 等来查看