Linux系统下常见性能分析工具的使用

在前面的文章中，我简单介绍了影响linux性能的几个方面以及如何解决这些方面的问题，但是如何才能从系统上发现是某个方面或某几个方面出现问题了呢，这就需要使用linux系统提供的几个常用性能分析工具，下面就具体讲述这几个常用性能分析工具的使用。
 

1．vmstat命令
vmstat是Virtual Meomory Statistics（虚拟内存统计）的缩写，很多linux发行版本都默认安装了此命令工具，利用vmstat命令可以对操作系统的内存信息、进程状态、CPU活动等进行监视，不足之处是无法对某个进程进行深入分析。
vmstat使用语法如下：
　vmstat [-V] [-n] [delay [count]]
　各个选项及参数含义如下：
l -V：表示打印出版本信息，是可选参数。
l -n：表示在周期性循环输出时，输出的头部信息仅显示一次。
l delay：表示两次输出之间的间隔时间。
l count：表示按照“delay”指定的时间间隔统计的次数。默认为1。
例如：
vmstat 3
      表示每3秒钟更新一次输出信息，循环输出，按ctrl+c停止输出。
vmstat 3 5
表示每3秒更新一次输出信息，统计5次后停止输出。
 

2．iostat命令
iostat是I/O statistics（输入/输出统计）的缩写，主要的功能是对系统的磁盘I/O操作进行监视。它的输出主要显示磁盘读写操作的统计信息，同时也会给出CPU使用情况。同vmstat一样，iostat也不能对某个进程进行深入分析，仅对系统的整体情况进行分析。
iostat一般都不随系统安装，要使用iostat工具，需要在系统上安装一个Sysstat的工具包，Sysstat是一个开源软件，官方地址为
可以选择源代码包或rpm包的方式安装，这里不在讲述安装过程，安装完毕，系统会多出3个命令：iostat、sar和mpstat。然后就可以直接在系统下运行iostat命令了。
　　iostat使用语法如下：
iostat [ -c | -d ] [ -k ] [ -t ] [ -x [ device ] ] [ interval [ count ] ]
　　各个选项及参数含义如下：
      -c：显示CPU的使用情况。
      -d：显示磁盘的使用情况。
      -k：每秒以k bytes为单位显示数据。
      -t：打印出统计信息开始执行的时间。
      -x device：指定要统计的磁盘设备名称，默认为所有的磁盘设备。
      interval：指定两次统计间隔的时间；
      count：按照“interval”指定的时间间隔统计的次数。
 

3．sar命令
sar命令很强大，是分析系统性能的重要工具之一，通过sar指令，可以全面的获取系统的CPU、运行队列、磁盘I/O、分页（交换区）、内存、CPU中断、网络等性能数据。
sar使用格式为：
sar [options] [g1]  [-o filename] [interval [count] ]
各个选项及参数含义如下：
l options 为命令行选项，sar命令的选项很多，下面只列出常用选项:
Ø -A：显示系统所有资源设备（CPU、内存、磁盘）的运行状况。
Ø -u：显示系统所有CPU在采样时间内的负载状态。
Ø -P：显示当前系统中指定CPU的使用情况。
Ø -d：显示系统所有硬盘设备在采样时间内的使用状况。
Ø -r：显示系统内存在采样时间内的使用状况。
Ø -b：显示缓冲区在采样时间内的使用情况。
Ø -v：显示进程、文件、I节点和锁表状态。
Ø -n：显示网络运行状态。参数后面可跟DEV、EDEV、SOCK和FULL。DEV显示网络接口信息，EDEV显示网络错误的统计数据，SOCK显示套接字信息，FULL显示三个所有的信息。它们可以单独或者一起使用。
Ø -q：显示了运行队列的大小，它与系统当时的平均负载相同。
Ø -R：显示进程在采样时间内的活动情况。
Ø -y：显示终端设备在采样时间内的活动情况。
Ø -w：显示系统交换活动在采样时间内的状态。
l -o filename：表示将命令结果以二进制格式存放在文件中，filename是文件名。
l interval：表示采样间隔时间，是必须有的参数。
l count：表示采样次数，是可选参数，默认值是1。
 

例如：
      要查看系统CPU的整体负载状况，每3秒统计一次，统计5次，可以使用以下组合：
      sar –u 3 5
      系统的CPU计数是从0开始的，如果要查看第二颗CPU的运行负载，使用下面组合：
sar –P 1 3 5
要查看系统磁盘的读写性能，使用以下组合：
      sar -d 3 5
      同理，查看系统内存使用情况、网络运行状态，可以分别使用下面命令：
      sar -r 5 2
      sar -n DEV 5 3

4.  系统性能分析标准

性能调优的主要目的是使系统能够有效的利用各种资源，最大的发挥应用程序和系统之间的性能融合，使应用高效、稳定的运行。但是，衡量系统资源利用率好坏的标准没有一个严格的定义，针对不同的系统和应用也没有一个统一的说法，因此，这里提供的标准其实是一个经验值，表15.1给出了判定系统资源利用状况的一般准则：
 表1给出了判定系统资源利用状况的一般准则：

表1

其中：
      %user：表示CPU处在用户模式下的时间百分比。
      %sys：表示CPU处在系统模式下的时间百分比。
      %iowait：表示CPU等待输入输出完成时间的百分比。
      swap in：即si，表示虚拟内存的页导入，即从SWAP DISK交换到RAM。
      swap out：即so，表示虚拟内存的页导出，即从RAM交换到SWAP DISK。
 

5. 说在最后
      以上我们讲解了三个常用的系统性能分析工具，其实linux下性能分析工具还有很多，例如uptime可以检查CPU的平均负载，free可以查看系统内存的使用状况，ps、top可以配合监控系统的进程运行状态，netstat可以监测网络流量状况等等，这些命令的使用方法在我前面文章已经讲述很多，故不在这里讲解。
 

      系统性能优化是个涉及面广、繁琐、长久的工作，寻找出现性能问题的根源往往是最难的部分，一旦找到出现问题的原因，性能问题也就迎刃而解。因此，解决问题的思路变得非常重要。
 

      例如，linux系统下的一个网站系统，用户反映，网站访问速度很慢，有时无法访问。
      针对这个问题，第一步要做的是检测网络，可以通过ping命令检查网站的域名解析是否正常，同时，ping服务器地址的延时是否过大等等，通过这种方式，首先排除网络可能出现的问题；如果网络没有问题，接着进入第二步，对linux系统的内存使用状况进行检查，因为网站响应速度慢，一般跟内存关联比较大，通过free、vmstat等命令判断内存资源是否紧缺，如果内存资源不存在问题，进入第三步，检查系统CPU的负载状况，可以通过sar、vmstat、top等命令的输出综合判断CPU是否存在过载问题，如果CPU没有问题，继续进入第四步，检查系统的磁盘I/O是否存在瓶颈，可以通过iostat、vmstat等命令检查磁盘的读写性能，如果磁盘读写也没有问题，linux系统自身的性能问题基本排除，最后要做的是检查程序本身是否存在问题。通过这样的思路，层层检测，步步排查，性能问题就“无处藏身”，查找出现性能问题的环节也就变得非常简单。