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Linux下常用的监控工具和命令

前言:

如果性能测试的目标服务器是linux系统,在如何使用linux自带的命令来实现性能测试过程的监控分析呢?

对于日常性能测试来讲,在linux下或是类Unix系统,我们必须掌握以下常用的指标查看命令。

  • ps
  • pstree
  • top
  • free
  • vmstat
  • iostat
  • iotop
  • sar

当然还有其他命令,这里就上述笔者常用的命令推荐大家掌握。

ps


ps命令能给出当前系统中进程的快照。下面我们列举几个常用的选项,对于其他的请参考官方文档或是自行搜索相关文档。

  • 使用 -a 参数。-a 代表 all。同时加上x参数会显示没有控制终端的进程。
ps -ax
  • 通过我们会查找某类或包含某些指定关键字的进程,这是会使用管道结合grep命令来进一步过滤结果。
例如查找java相关的进程ps -ax | grep java
  • 有时我们则需要根据CPU和内存的使用情况来过滤排序筛选结果,这样便于快速找到哪个进程最耗CPU、内存
ps -aux
  • 根据CPU的使用升序排序
ps -aux --sort -pcpu
  • 根据内存使用升序排序
ps -aux --sort -pmem
  • 上述两个命令合并一起,如下:
ps -aux --sort -pcpu,+pmem
  • 只显示前几个进程,例如显示前十个,需要使用管道结合head命令。
ps -aux | head -n 10

还有很多用法,这里就不做过多的列举。

pstree

pstree命令以树状图显示进程间的关系。

下面我们看几个常用的示例。

  • 以树状图显示进程,只显示进程的名字,且相同进程合并显示。
pstree
  • 以树状图显示进程,还显示进程PID。
pstree -p
  • 以树状图显示进程PID为<pid>的进程以及子孙进程,如果有-p参数则同时显示每个进程的PID。
pstree <pid>或pstree -p <pid>
  • 以树状图显示进程,相同名称的进程不合并显示,并且会显示命令行参数,如果有-p参数则同时显示每个进程的PID。
pstree -a

为什么要用pstree命令,通过该命令,能让你更清晰的了解你要监控的目标服务关联了哪些资源,能让你更加清楚其资源关联情况,增加在性能测试过程中分析的准确性。

不管是ps还是pstree命令,在性能测试过程中,最重要的一个应用技巧就是获取资源消耗最高的目标进程的线程id。例如:

ps -mp <pid> -o THREAD 或ps -Lfp <pid><pid> 为目标进程id

在找到其线程id后就可以使用

printf "%x
" 线程id

转换成十六进制数

然后结合jstack命令,获取其堆栈信息以供分析。

top

top命令是Linux下常用的性能分析工具,能够实时显示系统中各个进程的资源占用状况,类似于Windows的任务管理器。

与ps不同的是,top显示系统当前的进程和其他状况,是一个动态显示过程,即可以通过用户按键来不断刷新当前状态。

直接使用即可

top

常规情况下主要关注以下指标:

  • load average: 0.02, 0.10, 0.13 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。
  • total 进程总数
  • running 正在运行的进程数
  • sleeping 睡眠的进程数
  • stopped 停止的进程数
  • zombie 僵尸进程数

Cpu(s):

  • us 用户空间占用CPU百分比
  • sy 内核空间占用CPU百分比
  • id 空闲CPU百分比

Mem:

  • total 物理内存总量
  • used 使用的物理内存总量
  • free 空闲内存总量
  • buffers 用作内核缓存的内存量

对于进程详细的表头重点关注:PID、USER、PR、NI、VIRT、RES、SHR、S、%CPU、%MEM、TIME+、COMMAND 列。

具体含义不做说明了。

另外常用的top命令选项如下:top 每隔5秒显式所有进程的资源占用情况 top -d 2 每隔2秒显式所有进程的资源占用情况 top -c 每隔5秒显式进程的资源占用情况,并显示进程的命令行参数(默认只有进程名) top -p <pid1> -p <pid2> 每隔5秒显示pid是pid1和pid是pid2的两个进程的资源占用情况 top -d 2 -c -p <pid> 每隔2秒显示pid是pid的进程的资源使用情况,并显式该进程启动的命令行参数

free

查看内存情况,将used的值减去buffer和cache的值就是你当前真实内存使用。

Mem:表示物理内存统计

  • total:表示物理内存总量(total = used + free)
  • used:表示总计分配给缓存(包含buffers 与cache )使用的数量,但其中可能部分缓存并未实际使用。
  • free:未被分配的内存。
  • shared:共享内存,一般系统不会用到。
  • buffers:系统分配但未被使用的buffers 数量。
  • cached:系统分配但未被使用的cache 数量。

-/+ buffers/cache:表示物理内存的缓存统计

  • used:也就是第一行中的used – buffers-cached 也是实际使用的内存总量。
  • Swap:表示硬盘上交换分区的使用情况,这里我们不做关注。

但对于应用程序来说,buffers/cached 是等于可用的,因为buffer/cached是为了提高文件读取的性能,当应用程序需在用到内存的时候,buffer/cached会很快地被回收。所以从应用程序的角度来说 可用内存=系统free memory+buffers+cached.

buffers是指用来给块设备做的缓冲大小,只记录文件系统的metadata以及 tracking in-flight pages. cached是用来给文件做缓冲。

使用free命令,能让你清楚的了解当前系统内存消耗情况。

vmstat

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。

相比于top、free等命令,vmstat可以看到整个机器的CPU,内存,IO的消耗情况。

一般情况下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,如下命令:

vmstat 2 1

2表示每隔两秒采集一次服务器状态,1表示只采集一次。

这个命令是做性能测试进一步诊断分析必须掌握的的

下面我们对其进行更详细的说明:

procs

  • r列 显示运行和等待CPU时间片的进程数,若其值长时间大于系统CPU个数,就说明CPU资源可能不足,可以考虑增加CPU;
  • b列 显示在等待资源的进程数,比如正在等待I/O或者内存交换等。

memory

  • swpd列 显示切换到内存交换区的内存数量(以KB为单位)。若swpd的值不为0或者比较大,同时si、so的值长时间为0,那这种情况一般不用担心,不会影响系统性能
  • free列 显示当前空闲的物理内存数量(以KB为单位)
  • buff列 显示buffers cache的内存数量,一般对块设备的读写才需要缓冲
  • cache列 显示page cached的内存数量,一般作文件系统的cached,频繁访问的文件都会被cached。如果cached值较大,就说明cached文件数较多。如果此时IO中的bi比较小,就说明文件系统效率比较好

swap

  • si列 显示由磁盘调入内存,也就是内存进入内存交换区的数量
  • so列 显示由内存调入磁盘,也就是内存交换区进入内存的数量

一般情况下,si、so的值都为0,如果si、so的值长时间不为0,则表示系统内存不足,需要考虑是否增加系统内存。

IO

  • bi列 显示从块设备读入的数据总量(即读磁盘,单位KB/秒)
  • bo列 显示写入到块设备的数据总量(即写磁盘,单位KB/秒)

这里设置的bi+bo参考值为1000,如果超过1000,而且wa值比较大,则表示系统磁盘IO性能瓶颈。

system

  • in列表示在某一时间间隔中观察到的每秒设备中断数
  • cs列表示每秒产生的上下文切换次数

上面这两个值越大,会看到内核消耗的CPU时间就越多,这个时候可能要考虑下为何内核的消耗会这么大,有可能有瓶颈存在。

CPU

  • us列 显示了用户进程消耗CPU的时间百分比。us的值比较高时,说明用户进程消耗的CPU时间多,如果长期大于50%,需要考虑优化程序啥的。
  • sy列显示了内核进程消耗CPU的时间百分比。sy的值比较高时,就说明内核消耗的CPU时间多;如果us+sy超过80%,就说明CPU的资源存在不足。
  • id列 显示了CPU处在空闲状态的时间百分比
  • wa列 显示IO等待所占的CPU时间百分比。wa值越高,说明IO等待越严重。如果wa值超过20%,说明IO等待严重
  • st列 虚拟机占用的时间百分比。

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。

如果你的系统没安装该命令,请用以下方式进行安装

apt-get install sysstatyum install sysstat

安装完成后在用以下命令启用:

vi /etc/default/sysstat将ENABLED改为“true”ENABLED="true"

重启下sar服务,开始采集相关数据

/etc/init.d/sysstat start
  • 命令常用格式

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

其中:

t为采样间隔,n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:

  • sar参数说明
-A 查看汇总所有的报告-a 查看文件读写使用情况-B 查看附加的缓存的使用情况-b 查看缓存的使用情况-c 查看系统调用的使用情况-d 查看磁盘的使用情况-g 查看串口的使用情况-h 查看关于buffer使用的统计数据-m 查看IPC消息队列和信号量的使用情况-n 查看命名cache的使用情况-p 查看调页活动的使用情况-q 查看运行队列和交换队列的平均长度-R 查看进程的活动情况-r 查看没有使用的内存页面和硬盘块-u 查看CPU的利用率-v 查看进程、文件和锁表状态-w 查看系统交换活动状况-y 查看TTY设备活动状况
  • 查看CPU是否存在瓶颈:
sar -u sar -q
  • 查看内存是否存在瓶颈:
sar -Bsar -rsar -W
  • 查看IO是否存在瓶颈
sar -bsar -usar -d
  • 示例

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cpu_info中,需键入如下命令:

sar -u -o cpu_info 10 3

iostat

iostat主要用于监控系统设备的IO负载情况,iostat首次运行时显示自系统启动开始的各项统计信息,之后运行iostat将显示自上次运行该命令以后的统计信息。用户可以通过指定统计的次数和时间来获得所需的统计信息。

iotop

如果你想知道每个进程是如何使用IO的就比较麻烦。这个时候iotop可以上场了。

iotop 是一个用来监视磁盘 I/O 使用状况的 top 类工具。iotop 具有与 top 相似的 UI,其中包括 PID、用户、I/O、进程等相关信息。

其他命令

mpstat、netstat、pidstat也是常用的,大家看相关手册学习。这里不再进行说明

总结

linux的监控篇就分享这些,vmstat、sar必须掌握,至于top、free等简单命令,是基本的了,肯定是也要掌握的。不管怎么样,对于这些命令还是要多练习,多去把各个命令选项都用用,看看实际的输出,对分析下各个指标间的关系。

会使用命令其次的,关键是拿到这些值后,你该怎么去分析。就像性能测试一样,会工具简单的压测不叫会性能,而是懂得结合资源分析场景结果,性能调优

脚本:苦叶子

图片:苦叶子

来源:苦叶子


/ END

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原始发表时间:2019-09-20

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