1.CPU
2.内存
操作系统 IPC 共享内存/队列:
平时我们经常需要监控内存的使用状态,常用的命令有free、vmstat、top、dstat -m等。
2.1 free
各行数据含义
第一行Mem:
total:内存总数7.7G,物理内存大小,就是机器实际的内存
used:已使用内存6.2G,这个值包括了cached和应用程序实际使用的内存
free:空闲的内存1.5G,未被使用的内存大小
shared:共享内存的大小,17M
buffers:被缓冲区占用的内存大小,33M
cached:被缓存占用的内存大小,184M
其中有:
Copy
第二行-/+ buffers/cache,代表应用程序实际使用的内存:
前一个值表示used - buffers/cached,表示应用程序实际使用的内存
后一个值表示free + buffers/cached,表示理论上都可以被使用的内存
可以看到,这两个值加起来也是total
第三行swap,代表交换分区的使用情况:总量、使用的和未使用的
缓存 cache
cache代表缓存,当系统读取文件时,会先把数据从硬盘读到内存里,因为硬盘比内存慢很多,所以这个过程会很耗时。
为了提高效率,Linux 会把读进来的文件在内存中缓存下来(局部性原理),即使程序结束,cache 也不会被自动释放。因此,当有程序进行大量的读文件操作时,就会发现内存使用率升高了。
当其他程序需要使用内存时,Linux 会根据自己的缓存策略(例如 LRU)将这些没人使用的 cache 释放掉,给其他程序使用,当然也可以手动释放缓存:
缓冲区 buffer
考虑内存写文件到硬盘的场景,因为硬盘太慢了,如果内存要等待数据写完了之后才继续后面的操作,效率会非常低,也会影响程序的运行速度,所以就有了缓冲区buffer。
当内存需要写数据到硬盘中时会先放到 buffer 里面,内存很快把数据写到 buffer 中,可以继续其他工作,而硬盘可以在后台慢慢读出 buffer 中的数据并保存起来,这样就提高了读写的效率。
例如把电脑中的文件拷贝到 U 盘时,如果文件特别大,有时会出现这样的情况:明明看到文件已经拷贝完,但系统还是会提示 U 盘正在使用中。这就是 buffer 的原因:拷贝程序虽然已经把数据放到 buffer 中,但是还没有全部写入到 U 盘中
同样的,可以使用sync命令来手动flush buffer中的内容:
交换分区 swap
交换分区swap是实现虚拟内存的重要概念。swap就是把硬盘上的一部分空间当作内存来使用,正在运行的程序会使用物理内存,把未使用的内存放到硬盘,叫做swap out。而把硬盘交换分区中的内存重新放到物理内存中,叫做swap in。
交换分区可以在逻辑上扩大内存空间,但是也会拖慢系统速度,因为硬盘的读写速度很慢。Linux 系统会将不经常使用的内存放到交换分区中。
cache 和 buffer 的区别
cache:作为page cache的内存,是文件系统的缓存,在文件层面上的数据会缓存到page cache中
buffer:作为buffer cache的内存,是磁盘块的缓存,直接对磁盘进行操作的数据会缓存到 buffer cache 中
简单来说:page cache用来缓存文件数据,buffer cache用来缓存磁盘数据。在有文件系统的情况下,对文件操作,那么数据会缓存到page cache中。如果直接采用dd等工具对磁盘进行读写,那么数据会缓存到buffer cache中。
2.2 vmstat
vmstat (Virtual Memory Statics,虚拟内存统计) 是对系统的整体情况进行统计,包括内核进程、虚拟内存、磁盘、中断和 CPU 活动的统计信息:
procs
r列:表示运行和等待 CPU 时间片的进程数,这个值如果长期大于 CPU 个数,就说明 CPU 资源不足,可以考虑增加 CPU
b列:表示在等待资源的进程数,例如正在等待 I/O 或者内存交换
memory
swpn列:表示切换到交换分区的内存大小,如果swpd的值不为 0 或者比较大,且si、so的值长期为 0,那么这种情况暂时不会影响系统性能
free列:当前空闲的物理内存大小
buff列:表示buffers cache的内存大小,一般对块设备的读写才需要缓冲
cache列:表示page cache的内存大小,一般作为文件系统的缓存,频繁访问的文件都会被 cached。如果 cache 值比较大,就说明 cached 文件数量较多。如果此时 I/O 中的bi比较小,就说明文件系统效率比较好
swap
si列:表示swap in,即内存由交换分区放入物理内存中
so列:表示swap out,即将未使用的内存放到硬盘的交换分区中
io
bi列:表示从块设备读取的数据总量,即读磁盘,单位KB/s
bo列:表示写入块设备的数据总量,即写磁盘,单位KB/s
这里设置的bi+bo参考值为1000,如果超过1000,且wa值比较大,则表示系统磁盘 I/O 性能瓶颈
system
in列:表示在某一时间间隔中观察到的每秒设备中断数
cs列:表示每秒产生的上下文切换次数
上面这两个值越大,内核消耗的 CPU 时间就越多
cpu
us列:表示用户进程消耗 CPU 的时间百分比。us值比较高时,说明用户进程消耗的 CPU 时间多,如果长期大于 50%,可以考虑优化程序
sy列:表示内核进程消耗 CPU 的时间百分比。sy值比较高时,说明内核消耗的 CPU 时间多,如果us+sy超过 80%,就说明 CPU 资源存在不足
id列:表示 CPU 处在空闲状态的时间百分比
wa列:表示 I/O Wait 所占 CPU 的时间百分比。wa值越高,说明 I/O Wait 越严重。如果wa值超过 20%,说明 I/O Wait 严重
st列:表示 CPU Steal Time,针对虚拟机
3.网络
3.1 接口
3.2 端口
3.3 tcpdump
3.4 nethogs
监控各进程的网络流量
4.I/O 性能
5.进程
5.1 top
例如最常用的top命令:
1: 显示各个 CPU 的使用情况
c: 显示进程完整路径
H: 显示线程
P: 排序 - CPU 使用率
M: 排序 - 内存使用率
R: 倒序
Z: Change color mappings
B: Disable/enable bold
l: Toggle load avg
t: Toggle task/cpu stats
m: Toggle mem info
5.2 lsof
6.性能测试
7.用户
8.系统状态
9.硬件设备
10.文件系统
11.内核、中断
12.系统日志、内核日志
13.cron 定时任务
14.调试工具
14.1 perf
14.2 strace
strace命令用于打印系统调用、信号:
14.3 ltrace
ltrace命令用于打印动态链接库访问:
15.场景案例
场景 1:连上服务器之后
场景 2:/proc 目录有哪些信息 cat /proc/...
场景 3:后台执行命令
一些命令