盘点那些常用的Linux性能分析工具1

出于对Linux操作系统的兴趣，以及对底层知识的强烈欲望，因此整理了这篇文章。本文也可以作为检验基础知识的指标，另外文章涵盖了一个系统的方方面面。如果没有完善的计算机系统知识，网络知识和操作系统知识，文档中的工具，是不可能完全掌握的，另外对系统性能分析和优化是一个长期的系列。

本文档主要是结合Linux 大牛，搜集Linux系统性能优化相关文章整理后的一篇综合性文章，主要是结合博文对涉及到的原理和性能测试的工具展开说明。

背景知识：具备背景知识是分析性能问题时需要了解的。比如硬件 cache；再比如操作系统内核。应用程序的行为细节往往是和这些东西互相牵扯的，这些底层的东西会以意想不到的方式影响应用程序的性能，比如某些程序无法充分利用 cache，从而导致性能下降等等。

性能分析工具

首先来看一张图：

上图是Brendan Gregg 的一次性能分析的分享，这里面的所有工具都可以通过 man 来获得它的帮助文档，下面简单介绍介绍一下常规的用法：

1，vmstat--虚拟内存统计

vmstat（VirtualMeomoryStatistics，虚拟内存统计）是 Linux 中监控内存的常用工具,可对操作系统的虚拟内存、进程、CPU 等的整体情况进行监视。vmstat 的常规用法：vmstat interval times 即每隔 interval 秒采样一次，共采样 times 次，如果省略 times，则一直采集数据，直到用户手动停止为止。简单举个例子：

可以使用 ctrl+c 停止 vmstat 采集数据。

第一行显示了系统自启动以来的平均值，第二行开始显示现在正在发生的情况，接下来的行会显示每5秒间隔发生了什么，每一列的含义在头部，如下所示：

• procs：r 这一列显示了多少进程在等待cpu，b列显示多少进程正在不可中断的休眠（等待IO）。
• memory：swapd 列显示了多少块被换出了磁盘（页面交换），剩下的列显示了多少块是空闲的（未被使用），多少块正在被用作缓冲区，以及多少正在被用作操作系统的缓存。
• swap：显示交换活动：每秒有多少块正在被换入（从磁盘）和换出（到磁盘）。
• io：显示了多少块从块设备读取（bi）和写出（bo）,通常反映了硬盘I/O。
• system：显示每秒中断(in)和上下文切换（cs）的数量。
• cpu：显示所有的cpu时间花费在各类操作的百分比，包括执行用户代码（非内核），执行系统代码（内核），空闲以及等待IO。

内存不足的表现：free memory 急剧减少，回收 buffer 和 cache 也无济于事，大量使用交换分区（swpd）,页面交换（swap）频繁，读写磁盘数量（io）增多，缺页中断（in）增多，上下文切换（cs）次数增多，等待IO的进程数（b）增多，大量CPU时间用于等待IO（wa）

2，iostat--用于报告中央处理器统计信息

iostat 用于报告中央处理器（CPU）统计信息和整个系统、适配器、tty 设备、磁盘和 CD-ROM 的输入/输出统计信息，默认显示了与 vmstat 相同的 cpu 使用信息，使用以下命令显示扩展的设备统计：

第一行显示的是自系统启动以来的平均值，然后显示增量的平均值，每个设备一行。

常见 linux 的磁盘 IO 指标的缩写习惯：rq 是 request，r 是 read，w 是 write，qu 是 queue，sz 是 size，a 是verage，tm 是 time，svc 是 service。

• rrqm/s 和 wrqm/s：每秒合并的读和写请求，“合并的”意味着操作系统从队列中拿出多个逻辑请求合并为一个请求到实际磁盘。
• r/s和w/s：每秒发送到设备的读和写请求数。
• rsec/s和wsec/s：每秒读和写的扇区数。
• avgrq –sz：请求的扇区数。
• avgqu –sz：在设备队列中等待的请求数。
• await：每个IO请求花费的时间。
• svctm：实际请求（服务）时间。
• %util：至少有一个活跃请求所占时间的百分比。

3， dstat--系统监控工具

dstat 显示了 cpu 使用情况，磁盘 io 情况，网络发包情况和换页情况，输出是彩色的，可读性较强，相对于 vmstat 和iostat 的输入更加详细且较为直观。在使用时，直接输入命令即可，当然也可以使用特定参数。

4，iotop--LINUX进程实时监控工具

iotop命令是专门显示硬盘IO的命令，界面风格类似top命令，可以显示IO负载具体是由哪个进程产生的。是一个用来监视磁盘I/O使用状况的top类工具，具有与top相似的UI，其中包括PID、用户、I/O、进程等相关信息。

可以以非交互的方式使用：

iotop –bod interval

查看每个进程的 I/O，可以使用

pidstat，pidstat –d instat

5， pidstat--监控系统资源情况

pidstat 主要用于监控全部或指定进程占用系统资源的情况,如 CPU,内存、设备 IO、任务切换、线程等。

使用方法：

pidstat –d interval

pidstat 还可以用以统计CPU使用信息：

pidstat –u interval

统计内存信息：

pidstat –r interval

6，top

• top 命令的汇总区域显示了五个方面的系统性能信息：
• 负载：时间，登陆用户数，系统平均负载；
• 进程：运行，睡眠，停止，僵尸；
• cpu:用户态，核心态，NICE,空闲，等待IO,中断等；
• 内存：总量，已用，空闲（系统角度），缓冲，缓存；
• 交换分区：总量，已用，空闲

任务区域默认显示：进程 ID，有效用户，进程优先级，NICE 值，进程使用的虚拟内存，物理内存和共享内存，进程状态，CPU 占用率，内存占用率，累计 CPU 时间，进程命令行信息。

7，htop

htop 是 Linux 系统中的一个互动的进程查看器,一个文本模式的应用程序(在控制台或者X终端中),需要 ncurses。

Htop 可让用户交互式操作，支持颜色主题，可横向或纵向滚动浏览进程列表，并支持鼠标操作。

与 top 相比，htop 有以下优点：

• 可以横向或者纵向滚动浏览进程列表，以便看到所有的进程和完整的命令行。
• 在启动上，比top更快。
• 杀进程时不需要输入进程号。
• htop支持鼠标操作。

8，mpstat

mpstat 是 Multiprocessor Statistics的缩写，是实时系统监控工具。其报告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。常见用法：

mpstat –P ALL interval times