Linux—性能:获取性能情况

uptimefreetop

原文:Exercise 28. Performance: getting performance stats, uptime, free, top

译者:飞龙

协议:CC BY-NC-SA 4.0

自豪地采用谷歌翻译

这个练习很简单。首先,我们需要什么样的性能数据?

  • CPU 使用情况:
    • 它的负载如何?
    • 哪些进程正在使用它?
  • 内存使用情况:
    • 使用了多少内存?
    • 多少内存是空闲的?
    • 多少内存用于缓存?
    • 哪些进程消耗了它?
  • 磁盘使用情况:
    • 执行多少输入/输出操作?
    • 由哪个进程?
  • 网络使用情况:
    • 传输了多少数据?
    • 由哪个进程?
  • 进程情况:
    • 有多少进程?
    • 他们在做什么 工作,还是等待什么?
    • 如果在等待什么,它是什么呢?CPU,磁盘,网络?

为了获取这些情况,我们可以使用以下工具:

  • uptime – 系统运行了多长时间。
  • free – 显示系统中可用和使用的内存量。
  • vmstat – 进程,内存,分页,块 IO,陷阱,磁盘和 cpu 活动的信息。
  • top – 实时显示 Linux 任务。

我们来看看这个程序及其输出。

uptime的输出:

user1@vm1:~$ uptime
#(1)      (2)                (3)                    (4)   (5)   (6)
 03:13:58 up 4 days, 22:45,  1 user,  load average: 0.00, 0.00, 0.00

字段和描述:

字段 描述
(1) 当前时间。
(2) 正常运行时间(启动后的时间)。
(3) 目前有多少用户登录。
(4) 过去 1 分钟的 CPU 负载。这不是规范化的,所以负载均值为 1 意味着单个 CPU 的满负载,但是在 4 个 CPU 的系统上,这意味着它有 75% 空闲时间。
(5) 过去 5 分钟的 CPU 负载。
(6) 过去 15 分钟的 CPU 负载。

free的输出:

user1@vm1:~$ free -mt
#            (1)         (2)        (3)         (4)        (5)        (6)
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:           496        267        229          0         27        196
#                         (7)        (8)
-/+ buffers/cache:         43        453
# 9
Swap:          461          0        461
# 10
Total:         958        267        691

字段和描述:

字段 描述
(1) 物理内存总量。
(2) 使用的物理内存总量。
(3) 空闲的物理内存总量。
(4) 共享内存列应该被忽略;它已经过时了。
(5) 专用于缓存磁盘块的 RAM 和文件系统元数据总量。
(6) 专用于从文件读取的页面的 RAM 总量。
(7) 物理内存总量,不包括缓冲区和缓存,(2)-(5)-(6)
(8) 空闲的物理内存总量,包括空闲的缓冲区和缓存,(1)-(7)
(9) 交换文件使用信息。
(10) 总内存使用信息,包括交换内存

vmstat输出:

user1@vm1:~$ vmstat -S M
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu----
#(1,2)  (3)    (4)    (5)   (6)    (7)   (8)   (9)  (10) (11) (12,13,14,15,16)
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa
 0  0      0    229     27    196    0    0     0     0   11    6  0  0 100  0

user1@vm1:~$ vmstat -S M -a
#                    (17)    (18)
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu----
 r  b   swpd   free  inact active   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa
 0  0      0     11    434     19    0    0    24     2   11    6  0  0 100  0

user1@vm1:~$ vmstat -d
#19    (20)    (21)    (22)    (23)  (24)    (25)    (26)    (27)   (28)    (29)
disk- ------------reads------------ ------------writes----------- -----IO------
       total merged sectors      ms  total merged sectors      ms    cur    sec
sda    11706    353  402980   17612   9303  40546  336358   46980      0     19
sr0        0      0       0       0      0      0       0       0      0      0
loop0      0      0       0       0      0      0       0       0      0      0

user1@vm1:~$ vmstat -m | head
#(30)                       (31)  (32)   (33)   (34)
Cache                       Num  Total   Size  Pages
ext3_inode_cache          13700  13700    808     10
ext3_xattr                    0      0     88     46
journal_handle              170    170     24    170
journal_head                 37     72    112     36
revoke_table                256    256     16    256
revoke_record               128    128     32    128
kmalloc_dma-512               8      8    512      8
ip6_dst_cache                16     24    320     12
UDPLITEv6                     0      0   1024      8

字段和描述:

模式 情况 字段 描述
虚拟内存 进程 (1) r:等待运行的进程数。
(2) b:不间断睡眠中的进程数。
内存 (3) swpd:使用的虚拟内存量。
(4) free:空闲内存量。
(5) buff:用作缓冲区的内存量。
(6) cache:用作缓存的内存量。
(17) inact:非活动内存量。
(18) active:活动内存量。
交换 (7) si:从磁盘换入的内存量(/秒)。
(8) so:换出到磁盘的内存量(/秒)。
I/O (9) bi:从设备接收的块(块/秒)。
(10) bo:发送到设备的块(块/秒)。
系统 (11) in:每秒中断的次数,包括时钟。
(12) cs:每秒上下文切换的数量。
CPU (13) us:运行非内核代码的时间。(用户时间,包括优先的时间)
(14) sy:运行内核代码的时间。(系统时间)
(15) id:闲置时间。在 Linux 2.5.41 之前,这包括 IO 等待时间。
(16) wa:IO 等待时间。在 Linux 2.5.41 之前,包含在闲置时间中。
磁盘,-d 设备 (19) 设备名称
(20) total:成功完成的总读取数
(21) merge:分组的读取数(生成一个 I/O)
(22) sectors:成功读取的分区
(23) ms:用于读取的毫秒
(24) total:成功完成的总写入数
(25) merge:分组的写入数(生成一个 I/O)
(26) sectors:成功写入的分区
(27) ms:用于写入的毫秒
I/O (28) cur:正在进行中的 I/O
(29) s:用于 I/O 的秒数
Slab,-m Slab (30) 缓存:缓存名称
(31) num:当前活动对象的数量
(32) total:可用对象的总数
(33) size:每个对象的大小
(34) page:具有至少一个活动对象的页数

top的输出:

#     (1)      (2)                (3)      (4)
top - 03:22:44 up 4 days, 22:54,  1 user,  load average: 0.00, 0.00, 0.00
#        (5)         (6)         (7)            (8)          (9)
Tasks:  63 total,   1 running,  62 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
#        (10)     (11)     (12)    (13)      (14)     (15)     (16)     (17)
Cpu(s):  0.0%us,  1.1%sy,  0.0%ni, 98.9%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
#                (18)            (19)            (20)            (21)
Mem:    508820k total,   273792k used,   235028k free,    27844k buffers
#                (22)            (23)            (24)            (25)
Swap:   473080k total,        0k used,   473080k free,   201252k cached

#(26) (27)     (28)(29) (30) (31) (32,33) (34)(35)      (36) (37)
  PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND
    1 root      20   0  8356  804  676 S  0.0  0.2   0:05.99 init
    2 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 kthreadd
    3 root      RT   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 migration/0
    4 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.06 ksoftirqd/0
    5 root      RT   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 watchdog/0
    6 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:03.25 events/0
    7 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 cpuset
<...>

字段和输出:

部分 字段 描述
正常运行时间 (1) 当前时间。
(2) 正常运行时间(启动后的时间)。
(3) 目前有多少用户登录。
(4) 过去 1,5 和 15 分钟内的 CPU 负载。这不是规范化的,所以负载均值为 1 意味着单个 CPU 的满负载,但是在 4 个 CPU 的系统上,这意味着它有 75% 空闲时间。
任务 (5) 运行进程总数。
(6) 当前正在执行的进程数。
(7) 当前正在睡眠的进程数。
(8) 被停止的进程数(例如使用CTRL + Z)。
(9) 已经停止(“僵尸”)的进程数量,已终止,但未由其父进程回收。
CPU(S) (10) CPU 运行不优先的用户进程的时间。
(11) CPU 运行内核及其进程的时间。
(12) CPU 运行优先的用户进程的时间。
(13) CPU 花费的空闲时间。
(14) CPU 等待 I/O 完成的时间。
(15) CPU 维护硬件中断的时间。
(16) CPU 维护软件中断的时间。
(17) 由管理程序从这个虚拟机“偷走”的 CPU 总量,用于其他任务(例如启动另一个虚拟机)。
内存/交换 (18) 物理内存总量。
(19) 使用的物理内存总量。
(20) 完全空闲的物理内存。
(21) 专用于缓存磁盘块的 RAM 和文件系统元数据总量。
(22,23,24) 总,使用和空闲交换内存。
(25) 专用于从文件读取的页面的 RAM 总量。
进程 (26) 任务的唯一进程 ID,它定期地包装,尽管从未重新启动。
(27) 任务所有者的有效用户名。
(28) 任务的优先级。
(29) 任务的优先值。负的优先值表示更高的优先级,而正的优先值表示较低的优先级。在这个字段中的零只是代表在确定任务的调度时不会调整优先级。
(30) 任务使用的虚拟内存总量。它包括所有代码,数据和共享库,以及已经被替换的页面。以及已被映射但未被使用的页面。
(31) 任务已使用的未交换的物理内存。
(32) 任务使用的共享内存量。它只是反映可能与其他进程共享的内存。
(33) 任务的状态可以是以下之一:D=不间断睡眠,R=运行,S=睡眠,T=跟踪或停止,Z=僵尸。
(34) 自上次屏幕更新以来,所经过的 CPU 时间的任务份额,以 CPU 时间总数的百分比表示。
(35) 任务当前使用的可用物理内存的份额。
(36) CPU 时间,单位是百分之一秒,与TIME相同,但通过百分之一秒反映更大的粒度。
(37) 命令 – 命令行或程序名称

你可能会看到很多字段。许多字段都存在于多个工具中,这些工具有些冗余的功能。通常情况下,你只需要这个字段的一小部分,但你需要知道,系统性能的许多信息(实际上还有更多)可用于你,因为有时候会出现一个模糊的问题,并且为了能够解决它,需要知道如何读取这些数据。

现在,你将学习如何使用系统性能工具。

这样做

 1: uptime
 2: free
 3: vmstat
 4: ( sleep 5 && dd if=/dev/urandom of=/dev/null bs=1M count=30 && sleep 5 && killall vmstat )& vmstat 1
 5: uptime
 6: ( sleep 5 && dd if=/dev/zero of=test.img bs=32 count=$((32*1024*200)) && sleep 5 && killall vmstat )& vmstat -nd 1 | egrep -v 'loop|sr0'
 7: echo 3 | sudo tee /proc/sys/vm/drop_caches
 8: free -mt ; find / >/dev/null 2>&1 ; free -mt
 9: echo 3 | sudo tee /proc/sys/vm/drop_caches
10: cat test.img /dev/null ; free -mt

你会看到什么

user1@vm1:~$ uptime
 05:36:45 up 6 days,  1:08,  1 user,  load average: 0.00, 0.00, 0.00
user1@vm1:~$ free
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:        508820     239992     268828          0        820     213720
-/+ buffers/cache:      25452     483368
Swap:       473080          0     473080
user1@vm1:~$ vmstat
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa
 0  0      0 268828    820 213720    0    0    21    10   14   11  0  0 100  0
user1@vm1:~$ ( sleep 5 && dd if=/dev/urandom of=/dev/null bs=1M count=30 && sleep 5 && killall vmstat )& vmstat 1
[1] 6078
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa
 1  1      0 268556    828 213736    0    0    21    10   14   11  0  0 100  0
 0  0      0 268556    828 213772    0    0    16     0   19   10  0  0 100  0
 0  0      0 268556    828 213772    0    0     0     0   13    8  0  0 100  0
 0  0      0 268556    828 213772    0    0     0     0   15   11  0  0 100  0
 0  0      0 268556    828 213772    0    0     0     0   14   10  0  0 100  0
 0  0      0 268556    828 213772    0    0     0     0   18   13  0  0 100  0
 1  0      0 267316    836 213844    0    0    74     0  267   26  0 99  1  0
 1  0      0 267316    836 213844    0    0     0     0  303    7  0 100  0  0
 1  0      0 267316    836 213844    0    0     0     0  271   11  0 100  0  0
 1  0      0 267316    836 213844    0    0     0     0  257   12  0 100  0  0
30+0 records in
30+0 records out
31457280 bytes (31 MB) copied, 4.95038 s, 6.4 MB/s
 0  0      0 267928    860 213860    0    0    27     0  265   29  1 97  2  0
 0  0      0 267936    860 213848    0    0     0     0   15    9  0  0 100  0
 0  0      0 267936    860 213848    0    0     0     0   14    7  0  0 100  0
 0  0      0 267936    860 213848    0    0     0     0   14    7  0  0 100  0
 0  0      0 267936    860 213848    0    0     0     0   13   11  0  0 100  0
Terminated
user1@vm1:~$ uptime
 05:22:15 up 6 days, 54 min,  1 user,  load average: 0.07, 0.02, 0.00
[1]+  Done                    ( sleep 5 && dd if=/dev/urandom of=/dev/null bs=1M count=30 && sleep 5 && killall vmstat )
user1@vm1:~$ uptime
 05:22:22 up 6 days, 54 min,  1 user,  load average: 0.06, 0.02, 0.00
user1@vm1:~$ ( sleep 5 && dd if=/dev/zero of=test.img bs=32 count=$((32*1024*200)) && sleep 5 && killall vmstat )& vmstat -nd 1 | egrep -v 'loop|sr0'
[1] 6086
disk- ------------reads------------ ------------writes----------- -----IO------
       total merged sectors      ms  total merged sectors      ms    cur    sec
sda   146985 2230744 21821320  105848  32190 1343154 10927338 1330144      0    105
sda   146995 2230744 21821648  105848  32190 1343154 10927338 1330144      0    105
sda   146995 2230744 21821648  105848  32190 1343154 10927338 1330144      0    105
sda   146995 2230744 21821648  105848  32190 1343154 10927338 1330144      0    105
sda   146995 2230744 21821648  105848  32190 1343154 10927338 1330144      0    105
sda   146995 2230744 21821648  105848  32190 1343154 10927338 1330144      0    105
sda   146999 2230744 21821680  105856  32190 1343154 10927338 1330144      0    105
sda   146999 2230744 21821680  105856  32190 1343154 10927338 1330144      0    105
sda   147000 2230744 21821688  105856  32208 1344160 10935530 1330288      0    105
sda   147000 2230744 21821688  105856  32274 1349214 10976490 1330748      0    105
sda   147000 2230744 21821688  105856  32325 1353259 11009258 1331236      0    105
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user1@vm1:~$ echo 3 | sudo tee /proc/sys/vm/drop_caches
3
[1]+  Done                    ( sleep 5 && dd if=/dev/zero of=test.img bs=32 count=$((32*1024*200)) && sleep 5 && killall vmstat )
user1@vm1:~$ free -mt ; find / >/dev/null 2>&1 ; free -mt
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:           496         30        466          0          0          5
-/+ buffers/cache:         24        472
Swap:          461          0        461
Total:         958         30        928
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:           496         64        432          0         22          6
-/+ buffers/cache:         35        461
Swap:          461          0        461
Total:         958         64        894
user1@vm1:~$ echo 3 | sudo tee /proc/sys/vm/drop_caches
3
user1@vm1:~$ cat test.img /dev/null ; free -mt
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:           496        230        265          0          0        205
-/+ buffers/cache:         24        471
Swap:          461          0        461
Total:         958        230        727
user1@vm1:~$

解释

  1. 打印当前的正常运行时间。
  2. 打印出可用内存信息。
  3. 这个很有趣,最好认为是一种实验。首先,我们在后台启动( sleep 5 && dd if=/dev/urandom of=/dev/null bs=1M count=30 && sleep 5 && killall vmstat )&,之后我们 以连续模式启动vmstat,所以它将打印出其信息直到中断。我们可以看到,在这个命令启动 5 秒钟后,CPU 负载显着增加了一段时间,然后减少,另外 5 秒钟后vmstat被杀死。
  4. 打印当前的正常运行时间。注意负载平均值的变化。
  5. 这是另一个实验,几乎和以前一样,但这次用磁盘写入。
  6. 删除所有缓存和缓冲区。
  7. 另一个实验。我们想看看读取系统中的所有文件和目录名称,会如何影响内存中的文件系统缓存,并且我们可以看到它被缓存在缓冲区中,这是有理论根据的。
  8. 再次删除所有缓存和缓冲区。
  9. 这次我们想看看,文件读取如何影响内存中的文件系统缓存。我们可以看到读取的文件被缓存在缓存部分,来增加后续访问的时间。

附加题

  • 为什么在我们的第一个实验中,不是user,而是system CPU 使用率上升到 100?
  • 这是什么意思?dd if=/dev/zero of=test.img bs=32 count=$( (32*1024*200) )
  • 启动top,并按下h。现在尝试按照 CPU,内存和 PID 对其输出进行排序。

https://wizardforcel.gitbooks.io/llthw/content/ex28.html