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Linux——性能调优工具一览

news 来源：原创 2024/9/21 1:53:08

一、CPU

根据指标找工具

性能指标	工具	说明
平均负载	uptime、top	uptime最简单、top提供了更全的指标
系统整体CPU使用率	vmstat、mpstat、top、sar、/proc/stat	top、vmstat、mpstat只可以动态查看，而sar还可以记录历史数据 /proc/stat是其他性能工具的数据来源
进程CPU使用率	top、pidstat、ps、htop、atop	top和ps可以按CPU使用率给进程排序，而pidstat只显示实际用了CPU的进程，htop和atop以不同颜色显示更为直观
系统上下文切换	vmstat	除了上下文切换此时，还提供运行状态和不可中断状态进程的数量
进程上下文切换	pidstat	注意加上-w选项
软中断	top、/proc/softirqs、mpstat	top提供软中断CPU使用率，而/proc/softirqs和mpstat提供了各种软中断在每个CPU上的运行次数
硬中断	vmstat、/proc/interrupts	vmstat提供总的中断次数，而/proc/interrupts提供各种中断在每个CPU上的运行的累积次数
网络	dstat、sar、tcpdump	dstat和sar提供总的网络接收和发送情况，而tcpdump则是动态抓取正在进行的网络通讯
I/O	dstat、sar	dstat和sar都提供了I/O的整体情况
CPU个数	/proc/cpuinfo、lscpu	lscpu更直观一些
事件剖析	perf、execsnoop	perf可以用来分析CPU的缓存以及内核调用链，execsnoop用来监控短时进程

根据工具查指标

性能工具	性能指标
uptime	平均负载
top	平均负载、运行队列、整体的CPU使用率以及每个进程的状态和CPU使用率
htop	top增强版，以不同颜色区分不同类型的进程，更直观
atop	CPU、内存、磁盘和网络等各种资源的全面监控
vmstat	系统整体的CPU使用率、上下文切换次数、中断次数，还包括处于运行和不可中断状态的进程数量
mpstat	每个CPU的使用率和软中断次数
pidstat	进程和线程的CPU使用率、中断上下文切换次数
/proc/softirqs	软中断类型和在每个CPU上的累积中断次数
/proc/interrupts	硬中断类型和在每个CPU上的累积中断次数
ps	每个进程的状态和CPU使用率
pstree	进程的父子关系
dstat	系统整体的CPU使用率
sar	系统整体的CPU使用率，包括可配置的历史数据
strace	进程的系统调用
perf	CPU性能时间剖析，如调用链分析、CPU缓存、CPU调度等
execsnoop	监控短时进程

如何才能降低 CPU 使用率，提高 CPU 的并行处理能力，大体分析方向为两部分

应用程序	系统优化
编译器优化	CPU绑定
算法优化	CPU独占
异步处理	优先级调整
多线程代替多进程	为进程设置资源限制
善用缓存	NUMA（Non-Uniform Memory Access）优化
	中断负载均衡

使用率：指磁盘处理 I/O 的时间百分比
饱和度：指磁盘处理 I/O 的繁忙程度
IOPS：指每秒的 I/O 请求数
吞吐量：指每秒的 I/O 请求大小
响应时间：指 I/O 请求从发出到收到响应的间隔时间

根据工具查指标

性能工具	文件系统和I/O性能指标
iostat	磁盘I/O使用率、IOPS、吞吐量、响应时间、I/O平均大小以及等待队列长度
pidstat	进程I/O大小以及I/O延迟
sar	磁盘I/O使用率、IOPS、吞吐量以及响应时间
dstat	磁盘I/O使用率、IOPS以及吞吐量
iotop	按I/O大小对进程排序
slabtop	目录项、索引节点以及文件系统的缓存
/proc/slabinfo	目录项、索引节点以及文件系统的缓存
/proc/meminfo	页缓存和可回收Slab缓存
/proc/diskstats	磁盘的IOPS、吞吐量以及延迟
/proc/pid/io	进程IOPS、I/O大小以及I/O延迟
vmstat	缓存和缓冲区用量汇总
blktrace	跟踪块设备I/O事件
biosnoop	跟踪进程的块设备I/O大小
biotop	跟踪进程块I/O并按大小I/O大小排序
strace	跟踪进程的I/O系统调用
perf	跟踪内核中的I/O事件
df	磁盘空间和索引节点使用量和剩余量
mount	文件系统的挂载路径以及挂载参数
du	目录占用的磁盘空间大小
tune2fs	显示和设置文件系统参数
hdparm	显示和设置磁盘参数

根据指标找工具

性能指标	工具	说明
文件系统空间容量、使用量以及剩余空间	df	查看文件系统的存储状态
索引节点容量、使用量以及剩余量	df	使用-i选项
页缓存和可回收Slab缓存	/proc/meminfo、sar、vmstat	使用sar -r选项
缓冲区	/proc/meminfo、sar、vmstat	使用sar -r选项
目录项、索引节点以及文件系统的缓存	/proc/slabinfo、slabtop	slabtop更直观
磁盘I/O使用率、IOPS、吞吐量、响应时间、I/O平均大小以及等待队列长度	iostat、sar、dstat	使用iostat -d -x或sar -d选项
进程I/O大小以及I/O延迟	pidstat、iotop	使用pidstat -d选项
块设备I/O事件跟踪	blktrace	示例：blktrace -d /dev/sda -o- \| blkparse -i-
进程I/O系统调用跟踪	strace	通过系统调用跟踪进程的I/O
进程块I/O系统调用跟踪	biosnoop、biotop	需要安装bcc软件包

iostat使用详解：iostat 命令详解_iostat命令详解参数-CSDN博客

带宽：表示链路的最大传输速率，单位通常为 b/s （比特 / 秒）。

吞吐量，表示单位时间内成功传输的数据量，单位通常为 b/s（比特 / 秒）或者 B/s（字节 / 秒）。吞吐量受带宽限制，而吞吐量 / 带宽，也就是该网络的使用率。

延时，表示从网络请求发出后，一直到收到远端响应，所需要的时间延迟。在不同场景中，这一指标可能会有不同含义。比如，它可以表示，建立连接需要的时间（比如 TCP 握手延时），或一个数据包往返所需的时间（比如 RTT）。

PPS，是 Packet Per Second（包 / 秒）的缩写，表示以网络包为单位的传输速率。PPS 通常用来评估网络的转发能力，比如硬件交换机，通常可以达到线性转发（即 PPS 可以达到或者接近理论最大值）。而基于 Linux 服务器的转发，则容易受网络包大小的影响。

通过sar或ifconfig命令查看Vastbase内节点网络使用情况，分析是否存在由于网络导致的性能瓶颈。

errors表示收包错误的总数量。
dropped表示数据包已经进入了Ring Buffer，但是由于内存不够等系统原因，导致在拷贝到内存的过程中被丢弃的总数量。
overruns表示Ring Buffer队列中被丢弃的报文数目，由于Ring Buffer(aka Driver Queue)传输的IO大于kernel能够处理的IO导致。

分析时，如果发现上述三个值持续增长，则表示网络负载过大或者存在网卡、内存等硬件故障。