如何利用九條命令在一分鐘內檢查Linux伺服器效能?

Linux雲端計算資料自學發表於2018-12-28

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uptime命令


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這個命令可以快速檢視機器的負載情況。在Linux系統中,這些資料表示等待CPU資源的程式和阻塞在不可中斷IO程式(程式狀態為D)的數量。這些資料可以讓我們對系統資源使用有一個巨集觀的瞭解。


命令的輸出分別表示1分鐘、5分鐘、15分鐘的平均負載情況。通過這三個資料,可以瞭解伺服器負載是在趨於緊張還是趨於緩解。如果1分鐘平均負載很高,而15分鐘平均負載很低,說明伺服器正在命令高負載情況,需要進一步排查CPU資源都消耗在了哪裡。反之,如果15分鐘平均負載很高,1分鐘平均負載較低,則有可能是CPU資源緊張時刻已經過去。


上面例子中的輸出,可以看見最近1分鐘的平均負載非常高,且遠高於最近15分鐘負載,因此我們需要繼續排查當前系統中有什麼程式消耗了大量的資源。可以通過下文將會介紹的vmstat、mpstat等命令進一步排查。


dmesg命令

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該命令會輸出系統日誌的最後10行。示例中的輸出,可以看見一次核心的oom kill和一次TCP丟包。這些日誌可以幫助排查效能問題。千萬不要忘了這一步。


vmstat命令

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vmstat(8) 命令,每行會輸出一些系統核心指標,這些指標可以讓我們更詳細的瞭解系統狀態。後面跟的引數1,表示每秒輸出一次統計資訊,表頭提示了每一列的含義,這幾介紹一些和效能調優相關的列:


  • r:等待在CPU資源的程式數。這個資料比平均負載更加能夠體現CPU負載情況,資料中不包含等待IO的程式。如果這個數值大於機器CPU核數,那麼機器的CPU資源已經飽和。

  • free:系統可用記憶體數(以千位元組為單位),如果剩餘記憶體不足,也會導致系統效能問題。下文介紹到的free命令,可以更詳細的瞭解系統記憶體的使用情況。

  • si,so:交換區寫入和讀取的數量。如果這個資料不為0,說明系統已經在使用交換區(swap),機器實體記憶體已經不足。

  • us, sy, id, wa, st:這些都代表了CPU時間的消耗,它們分別表示使用者時間(user)、系統(核心)時間(sys)、空閒時間(idle)、IO等待時間(wait)和被偷走的時間(stolen,一般被其他虛擬機器消耗)。


上述這些CPU時間,可以讓我們很快了解CPU是否出於繁忙狀態。一般情況下,如果使用者時間和系統時間相加非常大,CPU出於忙於執行指令。如果IO等待時間很長,那麼系統的瓶頸可能在磁碟IO。


示例命令的輸出可以看見,大量CPU時間消耗在使用者態,也就是使用者應用程式消耗了CPU時間。這不一定是效能問題,需要結合r佇列,一起分析。


mpstat命令

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該命令可以顯示每個CPU的佔用情況,如果有一個CPU佔用率特別高,那麼有可能是一個單執行緒應用程式引起的。


pidstat命令

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pidstat命令輸出程式的CPU佔用率,該命令會持續輸出,並且不會覆蓋之前的資料,可以方便觀察系統動態。如上的輸出,可以看見兩個JAVA程式佔用了將近1600%的CPU時間,既消耗了大約16個CPU核心的運算資源。


iostat命令

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  • r/s, w/s, rkB/s, wkB/s:分別表示每秒讀寫次數和每秒讀寫資料量(千位元組)。讀寫量過大,可能會引起效能問題。

  • await:IO操作的平均等待時間,單位是毫秒。這是應用程式在和磁碟互動時,需要消耗的時間,包括IO等待和實際操作的耗時。如果這個數值過大,可能是硬體裝置遇到了瓶頸或者出現故障。

  • avgqu-sz:向裝置發出的請求平均數量。如果這個數值大於1,可能是硬體裝置已經飽和(部分前端硬體裝置支援並行寫入)。

  • %util:裝置利用率。這個數值表示裝置的繁忙程度,經驗值是如果超過60,可能會影響IO效能(可以參照IO操作平均等待時間)。如果到達100%,說明硬體裝置已經飽和。


如果顯示的是邏輯裝置的資料,那麼裝置利用率不代表後端實際的硬體裝置已經飽和。值得注意的是,即使IO效能不理想,也不一定意味這應用程式效能會不好,可以利用諸如預讀取、寫快取等策略提升應用效能。


free命令

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free命令可以檢視系統記憶體的使用情況,-m參數列示按照兆位元組展示。最後兩列分別表示用於IO快取的記憶體數,和用於檔案系統頁快取的記憶體數。需要注意的是,第二行-/+ buffers/cache,看上去快取佔用了大量記憶體空間。

這是Linux系統的記憶體使用策略,儘可能的利用記憶體,如果應用程式需要記憶體,這部分記憶體會立即被回收並分配給應用程式。因此,這部分記憶體一般也被當成是可用記憶體。


如果可用記憶體非常少,系統可能會動用交換區(如果配置了的話),這樣會增加IO開銷(可以在iostat命令中提現),降低系統效能。


sar命令

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sar命令在這裡可以檢視網路裝置的吞吐率。在排查效能問題時,可以通過網路裝置的吞吐量,判斷網路裝置是否已經飽和。如示例輸出中,eth0網路卡裝置,吞吐率大概在22 Mbytes/s,既176 Mbits/sec,沒有達到1Gbit/sec的硬體上限。


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sar命令在這裡用於檢視TCP連線狀態,其中包括:

  • active/s:每秒本地發起的TCP連線數,既通過connect呼叫建立的TCP連線;

  • passive/s:每秒遠端發起的TCP連線數,即通過accept呼叫建立的TCP連線;

  • retrans/s:每秒TCP重傳數量;


TCP連線數可以用來判斷效能問題是否由於建立了過多的連線,進一步可以判斷是主動發起的連線,還是被動接受的連線。TCP重傳可能是因為網路環境惡劣,或者伺服器壓。


top命令

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top命令包含了前面好幾個命令的檢查的內容。比如系統負載情況(uptime)、系統記憶體使用情況(free)、系統CPU使用情況(vmstat)等。因此通過這個命令,可以相對全面的檢視系統負載的來源。同時,top命令支援排序,可以按照不同的列排序,方便查詢出諸如記憶體佔用最多的程式、CPU佔用率最高的程式等。


但是,top命令相對於前面一些命令,輸出是一個瞬間值,如果不持續盯著,可能會錯過一些線索。這時可能需要暫停top命令重新整理,來記錄和比對資料。


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