一、uptime 命令
这个命令可以快速查看机器的负载情况。在 Linux 系统中,这些数据表示等待 CPU 资源的进程和阻塞在不可中断 IO 进程(进程状态为 D)的数量。这些数据可以让我们对系统资源使用有一个宏观的了解。
命令的输出分别表示 1 分钟、5 分钟、15 分钟的平均负载情况。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,说明服务器正在命令高负载情况,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。可以通过下文将会介绍的 vmstat、mpstat 等命令进一步排查。
二、dmesg 命令
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。
三、vmstat 命令
vmstat(8) 命令,每行会输出一些系统核心指标,这些指标可以让我们更详细的了解系统状态。后面跟的参数 1,表示每秒输出一次统计信息,表头提示了每一列的含义,这几介绍一些和性能调优相关的列:
• r:等待在 CPU 资源的进程数。这个数据比平均负载更加能够体现 CPU 负载情况,数据中不包含等待 IO 的进程。如果这个数值大于机器 CPU 核数,那么机器的 CPU 资源已经饱和。
• free:系统可用内存数(以千字节为单位),如果剩余内存不足,也会导致系统性能问题。下文介绍到的 free 命令,可以更详细的了解系统内存的使用情况。
• 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。
四、mpstat 命令
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。
五、pidstat 命令
pidstat 命令输出进程的 CPU 占用率,该命令会持续输出,并且不会覆盖之前的数据,可以方便观察系统动态。如上的输出,可以看见两个 JAVA 进程占用了将近 1600% 的 CPU 时间,既消耗了大约 16 个 CPU 核心的运算资源。
六、iostat 命令
• r/s, w/s, rkB/s, wkB/s:分别表示每秒读写次数和每秒读写数据量(千字节)。读写量过大,可能会引起性能问题。
• await:IO 操作的平均等待时间,单位是毫秒。这是应用程序在和磁盘交互时,需要消耗的时间,包括 IO 等待和实际操作的耗时。如果这个数值过大,可能是硬件设备遇到了瓶颈或者出现故障。
• avgqu-sz:向设备发出的请求平均数量。如果这个数值大于 1,可能是硬件设备已经饱和(部分前端硬件设备支持并行写入)。
• %util:设备利用率。这个数值表示设备的繁忙程度,经验值是如果超过 60,可能会影响 IO 性能(可以参照 IO 操作平均等待时间)。如果到达 100%,说明硬件设备已经饱和。
如果显示的是逻辑设备的数据,那么设备利用率不代表后端实际的硬件设备已经饱和。值得注意的是,即使 IO 性能不理想,也不一定意味这应用程序性能会不好,可以利用诸如预读取、写缓存等策略提升应用性能。
七、free 命令
free 命令可以查看系统内存的使用情况,-m 参数表示按照兆字节展示。最后两列分别表示用于 IO 缓存的内存数,和用于文件系统页缓存的内存数。需要注意的是,第二行 -/+ buffers/cache,看上去缓存占用了大量内存空间。
这是 Linux 系统的内存使用策略,尽可能的利用内存,如果应用程序需要内存,这部分内存会立即被回收并分配给应用程序。因此,这部分内存一般也被当成是可用内存。
如果可用内存非常少,系统可能会动用交换区(如果配置了的话),这样会增加 IO 开销(可以在 iostat 命令中提现),降低系统性能。
八、sar 命令
sar 命令在这里可以查看网络设备的吞吐率。在排查性能问题时,可以通过网络设备的吞吐量,判断网络设备是否已经饱和。如示例输出中,eth0 网卡设备,吞吐率大概在 22 Mbytes/s,既 176 Mbits/sec,没有达到 1Gbit/sec 的硬件上限。
sar 命令在这里用于查看 TCP 连接状态,其中包括:
• active/s:每秒本地发起的 TCP 连接数,既通过 connect 调用创建的 TCP 连接;
• passive/s:每秒远程发起的 TCP 连接数,即通过 accept 调用创建的 TCP 连接;
• retrans/s:每秒 TCP 重传数量;
TCP 连接数可以用来判断性能问题是否由于建立了过多的连接,进一步可以判断是主动发起的连接,还是被动接受的连接。TCP 重传可能是因为网络环境恶劣,或者服务器压力过大导致丢包。
九、top 命令
top 命令包含了前面好几个命令的检查的内容。比如系统负载情况(uptime)、系统内存使用情况(free)、系统 CPU 使用情况(vmstat)等。因此通过这个命令,可以相对全面的查看系统负载的来源。同时,top 命令支持排序,可以按照不同的列排序,方便查找出诸如内存占用最多的进程、CPU 占用率最高的进程等。
但是,top 命令相对于前面一些命令,输出是一个瞬间值,如果不持续盯着,可能会错过一些线索。这时可能需要暂停 top 命令刷新,来记录和比对数据。