Linux系統下常見性能分析工具的使用

在前面的文章中，我簡單介紹了影響linux性能的幾個方面以及如何解決這些方面的問題，可是如何才能從系統上發現是某個方面或某幾個方面出現問題了呢，這就須要使用linux系統提供的幾個經常使用性能分析工具，下面就具體講述這幾個經常使用性能分析工具的使用。
 

1．vmstat命令
vmstat是Virtual Meomory Statistics（虛擬內存統計）的縮寫，不少linux發行版本都默認安裝了此命令工具，利用vmstat命令能夠對操做系統的內存信息、進程狀態、CPU活動等進行監視，不足之處是沒法對某個進程進行深刻分析。
vmstat使用語法以下：
vmstat [-V] [-n] [delay [count]]
各個選項及參數含義以下：
l -V：表示打印出版本信息，是可選參數。
l -n：表示在週期性循環輸出時，輸出的頭部信息僅顯示一次。
l delay：表示兩次輸出之間的間隔時間。
l count：表示按照「delay」指定的時間間隔統計的次數。默認爲1。
例如：
vmstat 3
      表示每3秒鐘更新一次輸出信息，循環輸出，按ctrl+c中止輸出。
vmstat 3 5
表示每3秒更新一次輸出信息，統計5次後中止輸出。
 

2．iostat命令
iostat是I/O statistics（輸入/輸出統計）的縮寫，主要的功能是對系統的磁盤I/O操做進行監視。它的輸出主要顯示磁盤讀寫操做的統計信息，同時也會給出CPU使用狀況。同vmstat同樣，iostat也不能對某個進程進行深刻分析，僅對系統的總體狀況進行分析。
iostat通常都不隨系統安裝，要使用iostat工具，須要在系統上安裝一個Sysstat的工具包，Sysstat是一個開源軟件，官方地址爲http://pagesperso-orange.fr/sebastien.godard
能夠選擇源代碼包或rpm包的方式安裝，這裏不在講述安裝過程，安裝完畢，系統會多出3個命令：iostat、sar和mpstat。而後就能夠直接在系統下運行iostat命令了。
iostat使用語法以下：
iostat [ -c | -d ] [ -k ] [ -t ] [ -x [ device ] ] [ interval [ count ] ]
各個選項及參數含義以下：
      -c：顯示CPU的使用狀況。
      -d：顯示磁盤的使用狀況。
      -k：每秒以k bytes爲單位顯示數據。
      -t：打印出統計信息開始執行的時間。
      -x device：指定要統計的磁盤設備名稱，默認爲全部的磁盤設備。
      interval：指定兩次統計間隔的時間；
      count：按照「interval」指定的時間間隔統計的次數。
 

3．sar命令
sar命令很強大，是分析系統性能的重要工具之一，經過sar指令，能夠全面的獲取系統的CPU、運行隊列、磁盤I/O、分頁（交換區）、內存、CPU中斷、網絡等性能數據。
sar使用格式爲：
sar [options] [g1]  [-o filename] [interval [count] ]
各個選項及參數含義以下：
l options 爲命令行選項，sar命令的選項不少，下面只列出經常使用選項:
Ø -A：顯示系統全部資源設備（CPU、內存、磁盤）的運行情況。
Ø -u：顯示系統全部CPU在採樣時間內的負載狀態。
Ø -P：顯示當前系統中指定CPU的使用狀況。
Ø -d：顯示系統全部硬盤設備在採樣時間內的使用情況。
Ø -r：顯示系統內存在採樣時間內的使用情況。
Ø -b：顯示緩衝區在採樣時間內的使用狀況。
Ø -v：顯示進程、文件、I節點和鎖表狀態。
Ø -n：顯示網絡運行狀態。參數後面可跟DEV、EDEV、SOCK和FULL。DEV顯示網絡接口信息，EDEV顯示網絡錯誤的統計數據，SOCK顯示套接字信息，FULL顯示三個全部的信息。它們能夠單獨或者一塊兒使用。
Ø -q：顯示了運行隊列的大小，它與系統當時的平均負載相同。
Ø -R：顯示進程在採樣時間內的活動狀況。
Ø -y：顯示終端設備在採樣時間內的活動狀況。
Ø -w：顯示系統交換活動在採樣時間內的狀態。
l -o filename：表示將命令結果以二進制格式存放在文件中，filename是文件名。
l interval：表示採樣間隔時間，是必須有的參數。
l count：表示採樣次數，是可選參數，默認值是1。
 

例如：
      要查看系統CPU的總體負載情況，每3秒統計一次，統計5次，可使用如下組合：
      sar –u 3 5
      系統的CPU計數是從0開始的，若是要查看第二顆CPU的運行負載，使用下面組合：
sar –P 1 3 5
要查看系統磁盤的讀寫性能，使用如下組合：
      sar -d 3 5
      同理，查看系統內存使用狀況、網絡運行狀態，能夠分別使用下面命令：
      sar -r 5 2
      sar -n DEV 5 3

4.  系統性能分析標準

性能調優的主要目的是使系統可以有效的利用各類資源，最大的發揮應用程序和系統之間的性能融合，使應用高效、穩定的運行。可是，衡量系統資源利用率好壞的標準沒有一個嚴格的定義，針對不一樣的系統和應用也沒有一個統一的說法，所以，這裏提供的標準實際上是一個經驗值，表15.1給出了斷定系統資源利用情況的通常準則：
 表1給出了斷定系統資源利用情況的通常準則：

表1

其中：
      %user：表示CPU處在用戶模式下的時間百分比。
      %sys：表示CPU處在系統模式下的時間百分比。
      %iowait：表示CPU等待輸入輸出完成時間的百分比。
      swap in：即si，表示虛擬內存的頁導入，即從SWAP DISK交換到RAM。
      swap out：即so，表示虛擬內存的頁導出，即從RAM交換到SWAP DISK。
 

5. 說在最後
      以上咱們講解了三個經常使用的系統性能分析工具，其實linux下性能分析工具還有不少，例如uptime能夠檢查CPU的平均負載，free能夠查看系統內存的使用情況，ps、top能夠配合監控系統的進程運行狀態，netstat能夠監測網絡流量情況等等，這些命令的使用方法在我前面文章已經講述不少，故不在這裏講解。
 

      系統性能優化是個涉及面廣、繁瑣、長久的工做，尋找出現性能問題的根源每每是最難的部分，一旦找到出現問題的緣由，性能問題也就迎刃而解。所以，解決問題的思路變得很是重要。
 

      例如，linux系統下的一個網站系統，用戶反映，網站訪問速度很慢，有時沒法訪問。       針對這個問題，第一步要作的是檢測網絡，能夠經過ping命令檢查網站的域名解析是否正常，同時，ping服務器地址的延時是否過大等等，經過這種方式，首先排除網絡可能出現的問題；若是網絡沒有問題，接着進入第二步，對linux系統的內存使用情況進行檢查，由於網站響應速度慢，通常跟內存關聯比較大，經過free、vmstat等命令判斷內存資源是否緊缺，若是內存資源不存在問題，進入第三步，檢查系統CPU的負載情況，能夠經過sar、vmstat、top等命令的輸出綜合判斷CPU是否存在過載問題，若是CPU沒有問題，繼續進入第四步，檢查系統的磁盤I/O是否存在瓶頸，能夠經過iostat、vmstat等命令檢查磁盤的讀寫性能，若是磁盤讀寫也沒有問題，linux系統自身的性能問題基本排除，最後要作的是檢查程序自己是否存在問題。經過這樣的思路，層層檢測，步步排查，性能問題就「無處藏身」，查找出現性能問題的環節也就變得很是簡單。