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
1	PID	进程id
2	USER	进程所有者的用户名
3	PR	优先级
4	NI	nice值。负值表示高优先级，正值表示低优先级
5	VIRT	进程使用的虚拟内存总量，单位kb。VIRT=SWAP+RES
6	RES	进程使用的、未被换出的物理内存大小，单位kb。RES=CODE+DATA
7	SHR	共享内存大小，单位kb
8	S	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
11	TIME+	进程使用的CPU时间总计，单位1/100秒
12	COMMAND	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。