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linux-性能优化命令

top

我们先来说说top命令用法,这个命令对于我们监控linux性能是至关重要的,我们先来看看展示结果。

top - 15:20:23 up 10 min,  2 users,  load average: 0.39, 0.53, 0.35
Tasks: 217 total,   1 running, 216 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni,100.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
MiB Mem :   3889.8 total,   2242.3 free,    996.8 used,    650.7 buff/cache
MiB Swap:   3891.0 total,   3891.0 free,      0.0 used.   2663.3 avail Mem 

    PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND
      1 root      20   0  166328  11484   8168 S   0.0   0.3   0:02.93 systemd
      2 root      20   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.02 kthreadd
      3 root       0 -20       0      0      0 I   0.0   0.0   0:00.00 rcu_gp
      4 root       0 -20       0      0      0 I   0.0   0.0   0:00.00 rcu_par_gp
      5 root       0 -20       0      0      0 I   0.0   0.0   0:00.00 netns
      7 root       0 -20       0      0      0 I   0.0   0.0   0:00.00 kworker/0:0H-events_highpri
      9 root       0 -20       0      0      0 I   0.0   0.0   0:00.32 kworker/0:1H-events_highpri
     10 root       0 -20       0      0      0 I   0.0   0.0   0:00.00 mm_percpu_wq
     11 root      20   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.00 rcu_tasks_rude_
     12 root      20   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.00 rcu_tasks_trace
     13 root      20   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.22 ksoftirqd/0
     14 root      20   0       0      0      0 I   0.0   0.0   0:00.51 rcu_sched
     15 root      rt   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.00 migration/0
     16 root     -51   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.00 idle_inject/0
     17 root      20   0       0      0      0 I   0.0   0.0   0:01.44 kworker/0:1-pm
     18 root      20   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.00 cpuhp/0
     19 root      20   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.00 cpuhp/1
     20 root     -51   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.00 idle_inject/1
     21 root      rt   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.70 migration/1
     22 root      20   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.13 ksoftirqd/1
     24 root       0 -20       0      0      0 I   0.0   0.0   0:00.00 kworker/1:0H-events_highpri
     25 root      20   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.00 kdevtmpfs
     26 root       0 -20       0      0      0 I   0.0   0.0   0:00.00 inet_frag_wq
     27 root      20   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.00 kauditd
     28 root      20   0       0      0      0 I   0.0   0.0   0:00.97 kworker/0:2-events                                               
     29 root      20   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.00 khungtaskd  

我们先来看看第一部分内容
1.1,第一行系统整体的统计

  • 15:20:23 是当前时间
  • up 10 min 运行了多久
  • 2 users 当前登录的用户数
  • load average: 0.39, 0.53, 0.35 系统负载,即任务队列的平均长度。三个数值分别为 1分钟、5分钟、15分钟前到现在的平均值
load average:重点说明一下,我们主要观看15min的负载,每个cpu负载应该控制在0-1。如果是0说明cpu在没有任务在执行,
如果是1cpu已经跑满了,而大于1的时候,就有任务等待的请求。
通常如果这个指标长时间大于cpu的核心数,表示cpu很累,需要排查。

1.2,第二行进程数的统计信息

  • Tasks: 217 total 进程总数 217
  • 1 running 正在运行的进程数 1
  • 216 sleeping 睡眠的进程数 216
  • 0 stopped 停止的进程数 0
  • 0 zombie 僵死进程数 0

1.3,第三行cpu的统计信息

  • 0.0 us 用户空间占用CPU百分比
解释:进程在用户地址空间中消耗CPU时间的百分比。像shell程序、各种语言的编译器、数据库应用、web服务器和各种桌面应用都算
是运行在用户地址空间的进程,这些程序如果不是处于idle状态,那么绝大多数的CPU时间都是运行在用户态。
  • 0.0 sy 内核空间占用CPU百分比
解释:进程在内核地址空间中消耗CPU时间的百分比。所有进程要使用的系统资源都是由Linux内核处理的。当处于
用户态(用户地址空间)的进程需要使用系统的资源时,比如需要分配一些内存、或是执行IO操作、再或者是去创建一个子进程,
此时就会进入内核态(内核地址空间)运行。事实上,决定进程在下一时刻是否会被运行的进程调度程序就运行在内核态。
对于操作系统的设计来说,消耗在内核态的时间应该是越少越好,在实践中有一类典型的情况会使sy变大,那就是大量的IO操作,
因此在调查IO相关的问题时需要着重关注它。
  • 0.0% ni 用户进程空间内改变过优先级的进程占用CPU百分比
解释:ni是nice的缩写,可以通过nice值调整进程用户态的优先级,这里显示的ni表示调整过nice值的进程消耗掉的CPU时间。
如果系统中没有进程被调整过nice值,那么ni就显示为0
  • 100.0 id 空闲CPU百分比
  • 0.0% wa 等待输入输出的CPU时间百分比
解释:CPU等待磁盘IO操作的时间。和CPU的处理速度相比,磁盘IO操作是非常慢的,有很多这样的操作,比如:CPU在启动一个磁盘
读写操作后,需要等待磁盘读写操作的结果。在磁盘读写操作完成前,CPU只能处于空闲状态。Linux系统在计算系统平均负载时会
把CPU等待IO操作的时间也计算进去,所以在我们看到系统平均负载过高时,可以通过wa来判断系统的性能瓶颈是不是过多的IO操作
造成的。
  • 0.0% hi 硬中断占用百分比
  • 0.0% si 软中断占用百分比
解释:这两个值表示系统处理中断消耗的时间。中断分为硬中断和软中断,hi表示处理硬中断消耗的时间,si表示处理软中
断消耗的时间。硬中断是硬盘、网卡等硬件设备发送给CPU的中断消息,当CPU收到中断消息后需要进行适当的处理(消耗CPU时间)。
软中断是由程序发出的中断,最终也会执行相应的处理程序(消耗CPU时间)

1.4最后两行的统计信息如下

  • 3889.8 tota 物理内存总量
  • 2242.3 free 使用的物理内存总量
  • 996.8 used 空闲的内存总量
  • 650.7 buff/cache 用作内核缓存的内存量
  • 3891.0 total 交换区内存总量
  • 3891.0 free 使用的交换区总量
  • 0.0 used 空闲的交换区总量
  • 2663.3 avail Mem 缓冲的交换区总量
如果在内存充足的情况下,交换内存应该是很小的。
for i in `cd /proc;ls |grep "^[0-9]"|awk ' $0 >100'` ;do awk '/Swap:/{aa=a+$2}END{print '"$i"',a/1024"M"}'
/proc/$i/smaps ;done |sort -k2nr
这个命令可以查看占用交换内存的进程。

2,进程的统计信息
序号列名含义1PID进程id2USER进程所有者的用户名3PR优先级4NInice值。负值表示高优先级,正值表示低优先级5VIRT进程使用的虚拟内存总量,单位kb。VIRT=SWAP+RES6RES进程使用的、未被换出的物理内存大小,单位kb。RES=CODE+DATA7SHR共享内存大小,单位kb8S进程状态(D=不可中断的睡眠状态,R=运行,S=睡眠,T=跟踪/停止,Z=僵尸进程)9%CPU进程使用的CPU的百分比10%MEM进程使用的物理内存百分比11TIME+进程使用的CPU时间总计,单位1/100秒12COMMAND执行的命令
3.1,top命令的使用方式

top [选项]

参数选项含义-d指定每两次屏幕信息刷新之间的时间间隔,如希望每秒刷新一次,则使用:top -d 1-p通过指定PID来仅仅监控某个进程的状态-S指定累计模式-s使top命令在安全模式中运行。这将去除交互命令所带来的潜在危险-i使top不显示任何闲置或者僵死的进程-c显示整个命令行而不只是显示命令名3.2,top命令使用举例

  • 3.2.1 top //每隔3秒显式所有进程的资源占用情况
top - 06:57:27 up  4:41,  4 users,  load average: 0.02, 0.10, 0.09
Tasks: 223 total,   1 running, 222 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  2.1 us,  6.6 sy,  0.0 ni, 91.2 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.2 si,  0.0 st
MiB Mem :   3889.8 total,   1874.0 free,   1035.0 used,    980.8 buff/cache
MiB Swap:   3891.0 total,   3891.0 free,      0.0 used.   2618.3 avail Mem 

    PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND                                                                                      
   1845 root      20   0   17724  11852   8908 S   4.7   0.3   3:48.73 sshd                                                                                         
 181935 root      20   0   17580  11788   8912 S   2.0   0.3   0:00.21 sshd                                                                                         
  41828 root      20   0   10912   4208   3336 S   0.7   0.1   1:08.00 top                                                                                          
 182120 root      20   0   11320   4436   3052 S   0.7   0.1   0:00.06 top                                                                                          
    211 root     -51   0       0      0      0 S   0.3   0.0   0:06.72 irq/16-vmwgfx                                                                                
    530 root      rt   0  354884  27100   9072 S   0.3   0.7   0:03.39 multipathd                                                                                   
   2013 root      20   0   11320   4316   2936 S   0.3   0.1   1:28.70 top                                                                                          
 119765 root      20   0       0      0      0 I   0.3   0.0   0:06.08 kworker/0:2-events                                                                           
 180210 root      20   0       0      0      0 I   0.3   0.0   0:00.11 kworker/u256:0-events_power_efficient                                                        
 182141 root      20   0   10612   4076   3232 R   0.3   0.1   0:00.04 top   
  • 3.2.2 top -d 1 //每隔1秒显式所有进程的资源占用情况,默认是3s
  • 3.2.3 top -c //每隔1秒显式所有进程的资源占用情况
top - 06:57:27 up  4:41,  4 users,  load average: 0.02, 0.10, 0.09
Tasks: 223 total,   1 running, 222 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  2.1 us,  6.6 sy,  0.0 ni, 91.2 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.2 si,  0.0 st
MiB Mem :   3889.8 total,   1874.0 free,   1035.0 used,    980.8 buff/cache
MiB Swap:   3891.0 total,   3891.0 free,      0.0 used.   2618.3 avail Mem 
top - 07:01:09 up  4:45,  4 users,  load average: 0.38, 0.22, 0.13
Tasks: 223 total,   1 running, 222 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  1.7 us,  4.7 sy,  0.0 ni, 93.6 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
MiB Mem :   3889.8 total,   1872.6 free,   1036.3 used,    981.0 buff/cache
MiB Swap:   3891.0 total,   3891.0 free,      0.0 used.   2616.9 avail Mem 

    PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND                                                                                      
   2013 root      20   0   11320   4316   2936 S   1.3   0.1   1:29.82 top                                                                                          
   1845 root      20   0   17724  11852   8908 S   1.0   0.3   3:51.78 sshd: root@pts/0,pts/1                                                                       
 181935 root      20   0   17712  11828   8912 S   1.0   0.3   0:03.54 sshd: root@pts/2,pts/3                                                                       
  15240 root      20   0       0      0      0 I   0.3   0.0   0:14.51 [kworker/1:0-events]                                                                         
 119765 root      20   0       0      0      0 I   0.3   0.0   0:06.25 [kworker/0:2-events]                                                                         
 160236 root      20   0       0      0      0 I   0.3   0.0   0:01.05 [kworker/u256:1-events_power_efficient]                                                      
 182120 root      20   0   11320   4436   3052 S   0.3   0.1   0:01.25 top                                                                                          
      1 root      20   0  167692  12840   8080 S   0.0   0.3   0:04.12 /sbin/init
  • 3.2.4 top -p 12345 //每隔3秒显示pid是12345进程的资源占用情况
top - 07:03:03 up  4:47,  4 users,  load average: 0.08, 0.16, 0.11
Tasks:   1 total,   0 running,   1 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  1.4 us,  3.9 sy,  0.0 ni, 94.8 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
MiB Mem :   3889.8 total,   1868.4 free,   1040.4 used,    981.0 buff/cache
MiB Swap:   3891.0 total,   3891.0 free,      0.0 used.   2612.9 avail Mem 

    PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND                                                                                      
   8170 root      20   0 3692372 625916  17444 S   0.7  15.7   1:36.95 java   

3.3,top的交互命令

  • 3.3.1 过滤用户:在top命令显示中,输入u,然后输入用户名,则可以查看相应的用户进程。如按u键,然后输入tiger,按回车则只显示tiger的进程
  • 3.3.2 查看各个CPU的使用情况:在top命令下,输入1,可以看到各个CPU的使用情况
top - 07:06:07 up  4:50,  4 users,  load average: 0.27, 0.19, 0.12
Tasks: 224 total,   1 running, 223 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu0  :  1.7 us,  3.7 sy,  0.0 ni, 94.6 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu1  :  1.0 us,  3.3 sy,  0.0 ni, 95.3 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.3 si,  0.0 st
MiB Mem :   3889.8 total,   1871.3 free,   1037.4 used,    981.1 buff/cache
MiB Swap:   3891.0 total,   3891.0 free,      0.0 used.   2615.8 avail Mem 

    PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND                                                                                      
 181935 root      20   0   17712  11860   8912 S   1.3   0.3   0:07.59 sshd                                                                                         
   1845 root      20   0   17724  11868   8908 S   0.7   0.3   3:55.58 sshd                                                                                         
   2013 root      20   0   11320   4316   2936 S   0.7   0.1   1:31.30 top        
  • 3.3.3 隐藏闲置或僵死的进程:在top命令下,输入i,可以隐藏闲置或僵死的进程,效果跟输入top -i是一样的
top - 07:07:31 up  4:51,  4 users,  load average: 0.11, 0.16, 0.12
Tasks: 220 total,   1 running, 219 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu0  :  2.0 us,  4.4 sy,  0.0 ni, 93.6 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu1  :  2.7 us,  5.6 sy,  0.0 ni, 91.7 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
MiB Mem :   3889.8 total,   1876.0 free,   1032.6 used,    981.2 buff/cache
MiB Swap:   3891.0 total,   3891.0 free,      0.0 used.   2620.6 avail Mem 

    PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND                                                                                      
   1845 root      20   0   17724  11868   8908 S   1.3   0.3   3:56.73 sshd                                                                                         
 181935 root      20   0   17712  11860   8912 S   1.0   0.3   0:08.66 sshd                                                                                         
   2013 root      20   0   11320   4316   2936 S   0.7   0.1   1:31.81 top                                                                                          
 182120 root      20   0   11320   4436   3052 S   0.7   0.1   0:03.43 top                                                                                          
   8170 root      20   0 3692372 625916  17444 S   0.3  15.7   1:37.83 java   
  • 3.3.4 切换进程列表中的内存显示单位:在进程列表中,内存的单位默认也是KB,我们可以通过小写字母e来切换单位,下面是mb的单位
top - 07:08:34 up  4:52,  4 users,  load average: 0.12, 0.16, 0.12
Tasks: 224 total,   1 running, 223 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu0  :  1.0 us,  3.7 sy,  0.0 ni, 95.3 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu1  :  1.7 us,  3.0 sy,  0.0 ni, 95.3 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
MiB Mem :   3889.8 total,   1882.5 free,   1026.1 used,    981.2 buff/cache
MiB Swap:   3891.0 total,   3891.0 free,      0.0 used.   2627.1 avail Mem 

    PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND                                                                                      
   1845 root      20   0   17.3m  11.6m   8.7m S   0.7   0.3   3:57.61 sshd                                                                                         
   2013 root      20   0   11.1m   4.2m   2.9m S   0.7   0.1   1:32.20 top                                                                                          
  41828 root      20   0   10.7m   4.1m   3.3m S   0.7   0.1   1:10.61 top                                                                                          
 181935 root      20   0   17.3m  11.6m   8.7m S   0.7   0.3   0:09.54 sshd                                                                                         
    769 root      20   0  307.5m   9.1m   7.5m S   0.3   0.2   0:30.60 vmtoolsd                                                                                     
   8170 root      20   0 3605.8m 611.2m  17.0m S   0.3  15.7   1:38.09 java          
  • 3.3.5 粗体显示排序的列:由前文可知,f键可以改变排序的列,但界面中看不出是以哪个列来排序的,可以通过小写字母x来粗体显示当前排序的列
  • 3.3.6 快速切换排序的列:虽然可以通过f键来修改排序的列,但还有一些快速切换排序列的方式:比如大写字母M以%MEM列排序,大写字母N以PID列排序,大写字母P以%CPU列排序,大写字母T以TIME+列排序。大写字母R可以将当前的排序结果反转。
  • 3.3.7 显示完整的执行命令:默认COMMAND列只显示程序的名字,并不包含程序的路径,可以通过小写字母c来显示完整的执行命令(效果跟top -c相同)

vmstat

vmstat命令,是 Virtual Meomory Statistics(虚拟内存统计)的缩写,可用来监控 CPU 使用、进程状态、内存使用、虚拟内存使用、硬盘输入/输出状态等信息。此命令的基本格式有如下 2 种:

vmstat [-a] [刷新延时 刷新次数]
vmstat [选项] 

-a 的含义是用 inact/active(活跃与否) 来取代 buff/cache 的内存输出信息。除此之外,表 1 罗列出了 vmstat 命令的第二种基本格式中常用的选项及各自的含义。

表3 vmstat命令常用选项及含义
选项含义-fs-f:显示从启动到目前为止,系统复制(fork)的程序数,此信息是从 /proc/stat 中的 processes 字段中取得的。-s:将从启动到目前为止,由一些事件导致的内存变化情况列表说明。-S 单位令输出的数据显示单位,例如用 K/M 取代 bytes 的容量。-d列出硬盘有关读写总量的统计表。-p 分区设备文件名查看硬盘分区的读写情况。
vmstat 1 20 ,如下显示


procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 1  0      0 1912344  47864 981132    0    0    20     9  155  256  1  3 95  0  0
 0  0      0 1911588  47864 981132    0    0     0     0  467  840  2  9 89  0  0
 0  0      0 1910832  47864 981132    0    0     0     0  449  615  4 11 86  0  0
 0  0      0 1910832  47872 981132    0    0     0    12  273  420  1  3 96  0  0
 1  0      0 1910584  47872 981132    0    0     0     0  418  704  2  7 91  0  0
 0  0      0 1910836  47872 981132    0    0     0     0  403  711  2  7 91  0  0
 0  0      0 1911092  47872 981132    0    0     0     0  233  399  1  1 98  0  0
 0  0      0 1910844  47872 981132    0    0     0     0  418  699  2  7 91  0  0
 3  0      0 1910848  47872 981132    0    0     0     4  388  610  2  7 92  0  0
 0  0      0 1910876  47872 981132    0    0     0     0  323  439  1  4 95  0  0
 0  0      0 1910624  47872 981132    0    0     0     0  389  755  3  5 92  0  0
 2  0      0 1910876  47872 981132    0    0     0     0  361 1236  4  6 91  0  0
 0  0      0 1911388  47872 981132    0    0     0     0  374  614  3  7 91  0  0
 0  0      0 1911388  47872 981132    0    0     0     0  440  706  2  6 92  0  0
  • procs 进程信息
    字段含义r等待运行的进程数,数量越大,系统越繁忙。b不可被唤醒的进程数量,数量越大,系统越繁忙。

  • memory 内存信息,切换单位 -S mb
    字段含义swpd虚拟内存的使用情况,单位为 KB。free空闲的内存容量,单位为 KB。buff缓冲的内存容量,单位为 KB。cache缓存的内存容量,单位为 KB。

  • swap 交换分区信息,这两个数越大,表明数据需要经常在磁盘和内存之间进行交换,系统性能越差。
    字段含义si从磁盘中交换到内存中数据的数量,单位为 KB。so从内存中交换到磁盘中数据的数量,单位为 KB。

  • io 磁盘读/写信息字段,这两个数越大(如超出1024k),代表系统的 I/O 越繁忙。
    字段含义bi从块设备中读入的数据的总量,单位是块。bo写到块设备的数据的总量,单位是块。

  • system 系统信息,这两个数越大,代表系统与接口设备的通信越繁忙。
    字段含义in每秒被中断的进程次数。cs每秒进行的事件切换次数。

  • CPU信息字段
    字段含义us非内核进程消耗 CPU 运算时间的百分比。sy内核进程消耗 CPU 运算时间的百分比。id空闲 CPU 的百分比。wa等待 I/O 所消耗的 CPU 百分比。st被虚拟机所盗用的 CPU 百分比。


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