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检查Linux服务器性能命令详解

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如果你的Linux服务器突然负载暴增，如何在最短时间内找出Linux性能问题所在？

通过执行以下命令，可以在1分钟内对系统资源使用情况有个大致的了解。

  • uptime

  • dmesg | tail

  • vmstat 1

  • mpstat -P ALL 1

  • pidstat 1

  • iostat -xz 1

  • free -m

  • sar -n DEV 1

  • sar -n TCP,ETCP 1

  • top

其中一些命令需要安装sysstat包，有一些由procps包提供。这些命令的输出，有助于快速定位性能瓶颈，检查出所有资源（CPU、内存、磁盘IO等）的利用率（utilization）、饱和度（saturation）和错误（error）度量，也就是所谓的USE方法。

uptime:linux中uptime命令查看系统负载。 

 [root@besttest bin]# uptime -V

  procps version 3.2.

procps是一个实用程序包，主要包括ps top kill等程序主要用来显示与控制一些系统信息，进程状态之类的内容。 

[root@besttest bin]# uptime

 :: up  :,   users,  load average:30.02, 26.43, 19.02
  1. 当前时间 04:03:58
  2. 系统已运行的时间 10 days, 13:19
  3. 当前在线用户 1 user
  4. 平均负载：0.54, 0.40, 0.20，最近1分钟、5分钟、15分钟系统的负载

通过这三个数据，可以了解服务器负载是在趋于紧张还是趋于缓解。如果1分钟平均负载很高，而15分钟平均负载很低，说明服务器正在面临高负载情况，需要进一步排查CPU资源都消耗在了哪里。反之，如果15分钟平均负载很高，1分钟平均负载较低，则有可能是CPU资源紧张时刻已经过去。

上面例子中的输出，可以看见最近1分钟的平均负载非常高，且远高于最近15分钟负载，因此我们需要继续排查当前系统中有什么进程消耗了大量的资源。可以通过vmstat、mpstat等命令进一步排查。

cat /proc/loadavg

最直接查看系统平均负载命令 

root@Slyar.com:~# cat /proc/loadavg

0.10 0.06 0.01 /

除了前3个数字表示平均进程数量外，后面的1个分数，分母表示系统进程总数，分子表示正在运行的进程数；最后一个数字表示最近运行的进程ID

何为系统负载呢？

系统平均负载被定义为 在特定时间间隔内运行队列中的平均进程数 。如果一个进程满足以下条件则其就会位于运行队列中：

  • 它没有在等待I/O操作的结果
  • 它没有主动进入等待状态(也就是没有调用'wait')
  • 没有被停止(例如：等待终止)

一般来说，每个CPU内核当前活动进程数不大于3，则系统运行表现良好！当然这里说的是每个cpu内核，也就是如果你的主机是四核cpu的话，那么只要uptime最后输出的一串字符数值小于12即表示系统负载不是很严重.当然如果达到20，那就表示当前系统负载非常严重，估计打开执行web脚本非常缓慢.

dmesg | tail 

root@Slyar.com:~#dmesg | tail 
[1880957.563150] perl invoked oom-killer: gfp_mask=0x280da, order=, oom_score_adj= [...] 
[1880957.563400] Out of memory: Kill process  (perl) score  or sacrifice child 
[1880957.563408] Killed process  (perl) total-vm:1972392kB, anon-rss:1953348kB, file-rss:0kB 
[2320864.954447] TCP: Possible SYN flooding on port . Dropping request. Check SNMP counters.

该命令会输出系统日志的最后10行。示例中的输出，可以看见一次内核的oom kill和一次TCP丢包。这些日志可以帮助排查性能问题。千万不要忘了这一步。

vmstat 2 10

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。 

[root@ubuntu bin]# vmstat

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu-----

 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st

2表示每个两秒采集一次服务器状态，5表示只采集五次。

实际上，在应用过程中，我们会在一段时间内一直监控，不想监控直接结束vmstat就行了,例如: 

[root@ubuntu bin]# vmstat

procs ---------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu----- r  b swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st 34  0    0 200889792  73708 591828    0    0     0     5    6   10 96  1  3  0  0 32  0    0 200889920  73708 591860    0    0     0   592 13284 4282 98  1  1  0  0 32  0    0 200890112  73708 591860    0    0     0     0 9501 2154 99  1  0  0  0 32  0    0 200889568  73712 591856    0    0     0    48 11900 2459 99  0  0  0  0 32  0    0 200890208  73712 591860    0    0     0     0 15898 4840 98  1  1  0  0

这表示vmstat每2秒采集数据，一直采集，直到我结束程序，这里采集了5次数据我就结束了程序。

参数介绍一下吧

r 表示运行队列(就是说多少个进程真的分配到CPU)，我测试的服务器目前CPU比较空闲，没什么程序在跑，当这个值超过了CPU数目，就会出现CPU瓶颈了。这个也和top的负载有关系，一般负载超过了3就比较高，超过了5就高，超过了10就不正常了，服务器的状态很危险。top的负载类似每秒的运行队列。如果运行队列过大，表示你的CPU很繁忙，一般会造成CPU使用率很高。

b 表示阻塞的进程,这个不多说，进程阻塞，大家懂的。

swpd 虚拟内存已使用的大小，如果大于0，表示你的机器物理内存不足了，如果不是程序内存泄露的原因，那么你该升级内存了或者把耗内存的任务迁移到其他机器。

free 空闲的物理内存的大小，我的机器内存总共8G，剩余3415M。

buff Linux/Unix系统是用来存储，目录里面有什么内容，权限等的缓存，我本机大概占用300多M

cache cache直接用来记忆我们打开的文件,给文件做缓冲，我本机大概占用300多M(这里是Linux/Unix的聪明之处，把空闲的物理内存的一部分拿来做文件和目录的缓存，是为了提高 程序执行的性能，当程序使用内存时，buffer/cached会很快地被使用。)

si 每秒从磁盘读入虚拟内存的大小，如果这个值大于0，表示物理内存不够用或者内存泄露了，要查找耗内存进程解决掉。我的机器内存充裕，一切正常。

so 每秒虚拟内存写入磁盘的大小，如果这个值大于0，同上。

bi 块设备每秒接收的块数量，这里的块设备是指系统上所有的磁盘和其他块设备，默认块大小是1024byte，我本机上没什么IO操作，所以一直是0，但是我曾在处理拷贝大量数据(2-3T)的机器上看过可以达到140000/s，磁盘写入速度差不多140M每秒

bo 块设备每秒发送的块数量，例如我们读取文件，bo就要大于0。bi和bo一般都要接近0，不然就是IO过于频繁，需要调整。

in 每秒CPU的中断次数，包括时间中断

cs 每秒上下文切换次数，例如我们调用系统函数，就要进行上下文切换，线程的切换，也要进程上下文切换，这个值要越小越好，太大了，要考虑调低线程或者进程的数目,例如在apache和nginx这种web服务器中，我们一般做性能测试时会进行几千并发甚至几万并发的测试，选择web服务器的进程可以由进程或者线程的峰值一直下调，压测，直到cs到一个比较小的值，这个进程和线程数就是比较合适的值了。系统调用也是，每次调用系统函数，我们的代码就会进入内核空间，导致上下文切换，这个是很耗资源，也要尽量避免频繁调用系统函数。上下文切换次数过多表示你的CPU大部分浪费在上下文切换，导致CPU干正经事的时间少了，CPU没有充分利用，是不可取的。

us 用户CPU时间，我曾经在一个做加密解密很频繁的服务器上，可以看到us接近100,r运行队列达到80(机器在做压力测试，性能表现不佳)。

sy 系统CPU时间，如果太高，表示系统调用时间长，例如是IO操作频繁。

id 空闲 CPU时间，一般来说，id + us + sy = 100,一般我认为id是空闲CPU使用率，us是用户CPU使用率，sy是系统CPU使用率。

wt 等待IO CPU时间。

  • si, so：交换区写入和读取的数量。如果这个数据不为0，说明系统已经在使用交换区（swap），机器物理内存已经不足。

  • us, sy, id, wa, st：这些都代表了CPU时间的消耗，它们分别表示用户时间（user）、系统（内核）时间（sys）、空闲时间（idle）、IO等待时间（wait）和被偷走的时间（stolen，一般被其他虚拟机消耗）。

上述这些CPU时间，可以让我们很快了解CPU是否出于繁忙状态。一般情况下，如果用户时间和系统时间相加非常大，CPU出于忙于执行指令。如果IO等待时间很长，那么系统的瓶颈可能在磁盘IO。

示例命令的输出可以看见，大量CPU时间消耗在用户态，也就是用户应用程序消耗了CPU时间。这不一定是性能问题，需要结合r队列，一起分析。

mpstat

mpstat是MultiProcessor Statistics的缩写，是实时系统监控工具。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。

语法：

mpstat [-P {|ALL}] [internal [count]]

参数：

（1）-P {|ALL}：表示监控哪个CPU，在[0,cpu个数-1]中取值；

（2）internal：相邻的两次采样的间隔时间；

（3）count：采样的次数，count只能和delay一起使用；

备注：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 

[root@ubuntu bin]#mpstat -P ALL

Linux 3.13.--generic (titanclusters-xxxxx) // _x86_64_ ( CPU)

:: PM CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle

:: PM all 98.470.000.750.000.000.000.000.000.000.

:: PM 096.040.002.970.000.000.000.000.000.000.

:: PM 197.000.001.000.000.000.000.000.000.002.

:: PM 298.000.001.000.000.000.000.000.000.001.

:: PM 396.970.000.000.000.000.000.000.000.003.

[...]

（1）user： 在internal时间段里，用户态的CPU时间（%），不包含nice值为负进程，值为 (usr/total)*100；

（2）nice ：在internal时间段里，nice值为负进程的CPU时间（%），值为(nice/total)*100；

（3）system ：在internal时间段里，核心时间（%），值为(system/total)*100；

（4）iowait： 在internal时间段里，硬盘IO等待时间（%），值为(iowait/total)*100；

（5）irq ：在internal时间段里，硬中断时间（%），值为(irq/total)*100；

（6）soft ：在internal时间段里，软中断时间（%），值为(softirq/total)*100；

（7）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（%），值为(idle/total)*100；

（8）intr/s ：在internal时间段里，每秒CPU接收的中断的次数，值为(intr/total)*100；

该命令可以显示每个CPU的占用情况，如果有一个CPU占用率特别高，那么有可能是一个单线程应用程序引起的。

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