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前言
實驗環境：ubuntu 18.04、切換至root許可權下操作
檢視命令詳細使用方法，可以：man xxx
提及到路徑的話，一般可以 cat /x/xx/xxx
提及到工具的話，如果沒安裝，可以：apt-get install xxx
CPU篇
CPU效能指標
根據指標找工具
| 效能指標 | 工具 | 說明 |
|---|---|---|
| 平均負載 | uptime top |
uptime最簡單； top提供了更全的指標 |
| 系統整體CPU使用率 | vmstat mpstat top sar /proc/stat |
top、vmstat、mpstat只可以動態檢視， /proc/stat/是其他效能工具的資料來源 |
| 程式CPU使用率 | top pidstat ps htop atop |
top和ps可以按CPU使用率給程式排序， 而pidstat只顯示實際用了CPU的程式 htop和atop以不同顏色顯示更為直觀 |
| 系統上下文切換 | vmstat | 除了上下文切換次數， 還提供執行狀態和不可中斷狀態程式的數量 |
| 程式上下文切換 | pidstat | 注意加上-w 選項 |
| 軟中斷 | top /proc/softirqs mpstat |
top提供軟中斷CPU使用率， 而/proc/softirqs和mpstat提供了各種軟中斷在每個CPU上的執行次數 |
| 硬中斷 | vmstat /proc/interrupts |
vmstat提供總的中斷次數， 而/proc/interrupts提供各種中斷在每個CPU上執行的累積次數 |
| 網路 | dstat sar tcpdump |
dstat和sar提供總的網路接收和傳送情況， 而tcpdump則是動態抓取正在進行的網路通訊 |
| I/O | dstat sar |
dstat和sar都提供了I/O的整體情況 |
| CPU個數 | /proc/cpuinfo lscpu |
lscpu更直觀 |
| 事件剖析 | perf execsnoop |
perf可以用來分析CPU的快取以及核心呼叫鏈，execsnoop用來監控短時程式 |
根據工具查指標
| 效能工具 | CUP效能指標 |
|---|---|
| uptime | 平均負載 |
| top | 平均負載、執行佇列、整體的CPU使用率以及每個程式的狀態和 CPU使用率 |
| htop | top增強版，以不同顏色區分不同型別的程式，更直觀 |
| atop | CPU、記憶體、磁碟和網路等各種資源的全面監控 |
| vmstat | 系統整體的CPU使用率、上下文切換次數、中斷次數、 還包括處於執行和不可中斷狀態的程式數量 |
| mpstat | 每個CPU的使用率和軟中斷次數 |
| pidstat | 程式和執行緒的CPU使用率、中斷上下文切換次數 |
| /proc/softirqs | 軟中斷型別和在每個CPU上的累積中斷次數 |
| /proc/interrupts | 硬中斷型別和在每個CPU上的累積中斷次數 |
| ps | 每個程式的狀態和CPU使用率 |
| pstree | 程式的父子關係 |
| dstat | 系統整體的CPU使用率 |
| sar | 系統的整體CPU使用率，包括可配置的歷史資料 |
| strace | 程式的系統呼叫 |
| perf | CPU效能事件剖析，如呼叫鏈分析、CPU快取、CPU排程 |
| execsnoop | 監控短時程式 |
CPU效能優化分析
記憶體篇
記憶體效能指標
根據指標找工具
| 記憶體指標 | 效能工具 |
|---|---|
| 系統已用、可用、剩餘記憶體 | free vmstat sar /proc/meminfo |
| 程式虛擬記憶體、常駐記憶體、共享記憶體 | ps top |
| 程式記憶體分佈 | pmap |
| 程式Swap換出記憶體 | top /proc/pid/status |
| 程式缺頁異常 | ps top |
| 系統換頁情況 | sar |
| 快取（Cache）/緩衝區（Buffer）用量 | free vmstat sar cachestat |
| 快取（Cache）/緩衝區（Buffer）用量 | cachetop |
| SWAP已用空間和剩餘空間 | free sar |
| Swap換入換出 | vmstat |
| 記憶體洩漏檢測 | memleak valgrind |
| 指定檔案的快取大小 | pcstat |
根據工具查指標
| 效能工具 | 記憶體指標 |
|---|---|
| free /proc/meninfo |
系統已用、可用、剩餘記憶體以及快取和緩衝區的使用量 |
| top ps |
程式虛擬、常駐、共享記憶體以及缺頁異常 |
| vmstat | 系統剩餘記憶體、快取、緩衝區、換入、換出 |
| sar | 系統部分記憶體換頁情況、記憶體使用率、快取和緩衝區用量 以及Swap |
| cachestat | 系統快取和緩衝區的命中率 |
| cachetop | 程式快取和緩衝區的命中率 |
| slabtop | 系統Slab快取使用情況 |
| /proc/pid/status | 程式Swap記憶體等 |
| /proc/pid/smaps pmap |
程式地址空間和記憶體狀態 |
| valgrind | 程式記憶體錯誤檢查器，用來檢測記憶體初始化、洩漏、 越界訪問等各種記憶體錯誤 |
| memleak | 記憶體洩漏檢測 |
| pcstat | 檢視指定檔案的快取情況 |
記憶體效能優化分析
I/O篇
I/O效能指標
根據指標找工具
| 效能指標 | 工具 | 說明 |
|---|---|---|
| 檔案系統空間容量、使用量以及剩餘空間 | df | 詳細文件見 info coreutils 'df invocation' |
| 索引結點容量、使用量以及剩餘量 | df | 使用 -i 選項 |
| 頁面快取和可回收Slab快取 | /proc/meminfo sar、vmstat |
使用 sar -r 選項 |
| 緩衝區 | /proc/meminfo sar、vmstat |
使用 sar -r 選項 |
| 目錄項、索引節點以及檔案系統的快取 | /proc/slabinfo slabtop |
slabtop更直觀 |
| 磁碟I/O使用率、IOPS、 吞吐量、響應時間、I/O平均大小 以及等待佇列長度 |
iostat sar、dstat |
使用 iostat -d -x 或 sar -d 選項 |
| 程式I/O大小以及I/O延遲 | pidstat iotop |
使用 pidstat -d 選項 |
| 塊裝置I/O事件跟蹤 | blktrace | 示例：blktrace -d /dev/sda -o- （管道符） blkparse -i- |
| 程式I/O系統呼叫跟蹤 | strace | 通過系統呼叫跟蹤程式的I/O |
| 程式塊裝置I/O大小跟蹤 | biosnoop biotop |
需要安裝bcc軟體包 |
根據工具查指標
| 效能工具 | 效能指標 |
|---|---|
| iostat | 磁碟I/O使用率、IOPS、吞吐量、響應時間、I/O平均大小以及等待佇列長度 |
| pidstat | 程式I/O大小以及I/O延遲 |
| sar | 磁碟I/O使用率、IOPS、吞吐量以及響應時間 |
| dstat | 磁碟I/O、IPOS以及吞吐量 |
| iotop | 按I/O大小對程式排序 |
| slabtop | 目錄項、索引結點以及檔案系統的快取 |
| /proc/slabinfo | 目錄項、索引結點以及檔案系統的快取 |
| /proc/meminfo | 頁快取和可回收Slab快取 |
| /proc/diskstats | 磁碟的IOPS、吞吐量以及延遲 |
| /proc/pid/io | 程式IOPS、I/O大小以及I/O延遲 |
| vmstat | 快取和緩衝區用量彙總 |
| blktrace | 跟蹤塊裝置I/O事件 |
| biosnoop | 跟蹤程式的塊裝置I/O大小 |
| biotop | 跟蹤程式的並按I/O大小排序 |
| strace | 跟蹤程式的I/O系統呼叫 |
| perf | 跟蹤核心中的I/O事件 |
| df | 磁碟空間和索引結點使用量和剩餘量 |
| mount | 檔案系統的掛載路徑以及掛載引數 |
| du | 目錄佔用的磁碟空間大小 |
| tune2fs | 顯示和設定檔案系統引數 |
| hdparam | 顯示和設定磁碟引數 |
I/O效能優化分析
網路篇
根據指標找工具
| 效能指標 | 工具 | 說明 |
|---|---|---|
| 吞吐量（BPS） | sar nethogs iftop |
分別可以檢視網路介面、程式以及IP地址的網路吞吐量 |
| PPS | sar /proc/net/dev |
檢視網路介面的PPS |
| 連線數 | nestat ss |
檢視網路連線數 |
| 延遲 | ping hping3 |
通過ICMP、TCP等測試網路延遲 |
| 連線跟蹤數 | conntrack | 檢視和管理連線跟蹤狀況 |
| 路由 | mtr route traceroute |
檢視路由並測試鏈路資訊 |
| DNS | dig nslookup |
排查DNS解析問題 |
| 防火牆和NAT | iptables | 配置和管理防火牆及NAT規則 |
| 網路卡功能 | ethtool | 檢視和配置網路介面的功能 |
| 抓包 | tcpdump Wireshark |
抓包分析網路流量 |
| 核心協議棧跟蹤 | bcc systemtap |
動態跟蹤核心協議棧的行為 |
根據工具查指標
| 效能工具 | 主要功能 |
|---|---|
| ifconfig ip |
配置和檢視網路介面 |
| ss | 檢視網路連線數 |
| sar /proc/net/dev/sys/class/net/eth0/statistics |
檢視網路介面的收發情況 |
| nethogs | 檢視程式的網路收發情況 |
| iftop | 檢視IP的網路收發情況 |
| ethool | 檢視和配置網路介面 |
| conntrack | 檢視和管理連線跟蹤狀況 |
| nslookup dig |
排查DNS解析問題 |
| mtr route traceroute |
檢視路由並測試鏈路資訊 |
| ping hping3 |
測試網路延遲 |
| tcpdump | 網路抓包工具 |
| Wireshark | 網路抓包和圖形介面分析工具 |
| iptables | 配置和管理防火牆及NAT規則 |
| perf | 剖析核心協議棧的效能 |
| systemtap bcc |
動態追蹤核心協議棧的行為 |
結語
“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。”
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