LINUX下性能分析工具简单介绍

linux下常见的性能分析工具介绍
工具介绍-vmstat
vmstat是一个很全面的性能分析工具，可以观察到系统的进程状态、内存使用、虚拟内存使用、磁盘的IO、中断、上下问切换、CPU使用等。系统性能分析工具中，我使用最多的是这个，除了 sysstat 工具包外，这个工具能查看的系统资源最多。

     对于 Linux 的性能分析，100%理解 vmstat 输出内容的含义，那你对系统性能分析的能力就算是基本掌握了。

    我这里主要说明一下这个命令显示出的部分数据代表的含义，和它反映出系统相关资源的状况。输出内容共有 6 类，分别说明如下。

Procs
r:
   运行的和等待(CPU时间片)运行的进程数，这个值也可以判断是否需要增加CPU(长期大于1)
b:
   处于不可中断状态的进程数，常见的情况是由IO引起的
   
Memory
swpd: 切换到交换内存上的内存(默认以KB为单位)
如果 swpd 的值不为0，或者还比较大，比如超过100M了，但是 si, so 的值长期为 0，这种情况我们可以不用担心，不会影响系统性能。
free: 空闲的物理内存
buff: 作为buffer cache的内存，对块设备的读写进行缓冲
cache: 作为page cache的内存, 文件系统的cache
如果 cache 的值大的时候，说明cache住的文件数多，如果频繁访问到的文件都能被cache住，那么磁盘的读IO bi 会非常小。

Swap
si: 交换内存使用，由磁盘调入内存
so: 交换内存使用，由内存调入磁盘
内存够用的时候，这2个值都是0，如果这2个值长期大于0时，系统性能会受到影响。磁盘IO和CPU资源都会被消耗。
我发现有些朋友看到空闲内存(free)很少或接近于0时，就认为内存不够用了，实际上不能光看这一点的，还要结合si,so，如果free很少，但是si,so也很少(大多时候是0)，那么不用担心，系统性能这时不会受到影响的。

Io
bi: 从块设备读入的数据总量(读磁盘) (KB/s)，
bo: 写入到块设备的数据总理(写磁盘) (KB/s)
随机磁盘读写的时候，这2个 值越大（如超出1M），能看到CPU在IO等待的值也会越大

System
in: 每秒产生的中断次数
cs: 每秒产生的上下文切换次数
上面这2个值越大，会看到由内核消耗的CPU时间会越多

Cpu
us: 用户进程消耗的CPU时间百分比
us 的值比较高时，说明用户进程消耗的CPU时间多，但是如果长期超过50% 的使用，那么我们就该考虑优化程序算法或者进行加速了(比如 PHP/Perl)
sy: 内核进程消耗的CPU时间百分比
sy 的值高时，说明系统内核消耗的CPU资源多，这并不是良性的表现，我们应该检查原因。
wa: IO等待消耗的CPU时间百分比
wa 的值高时，说明IO等待比较严重，这可能是由于磁盘大量作随机访问造成，也有可能是磁盘的带宽出现瓶颈(块操作)。
id: CPU处在空闲状态时间百分比

情景分析
   这个vmstat的输出那些信息值得关注？
Procs r: 运行的进程比较多，系统很繁忙
Io bo: 磁盘写的数据量稍大，如果是大文件的写，10M以内基本不用担心，如果是小文件写2M以内基本正常
Cpu us: 持续大于50，服务高峰期可以接受
Cpu wa: 稍微有些高
Cpu id:持续小于50，服务高峰期可以接受

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工具介绍-top

这个命令可以查看系统中运行的进程的状况，CPU使用状况，系统负载，内存使用等。它是检查系统进程运行状况最方便的工具了，它默认显示部分活动的进程，并且按照进程使用CPU的多少排序。它可以显示全部CPU的使用状况，也可以显示每个进程都运行在那个CPU上面。
   
    我习惯使用这个命令查看那些进程或者那类进程占用CPU和内存资源最多，以此迅速定位存在性能问题的进程，以及运行异常的进程。

用 top 看到的内存的说明(Mem的第2行)
actv
   active 活跃的内存页，正在映射给进程使用
in_d
   inactive_dirty 非活跃的内存页，并且内存数据被修改，需要写回磁盘
in_c
   inactive_clean 非活跃的内存页，干净的数据，可以被重新分配使用
用 top 看到的进程所处的几种状态(STAT列)。
D 不可中断休眠，通常是 IO 操作所处的状态
R 正在执行的或者处在等待执行的进程队列中
S 休眠中
T 暂停刮起的（比如Ctrl+Z），也可能是被 strace 命令调用中的状态
Z 僵尸进程，进程执行完成，但由于其父进程没有销毁该进程，而被init进程接管进行销毁。
W 没有使用物理内存，所占用的物理内存被切换到交换内存
高优先级的进程
N 低优先级

有时候一个进程会有多个状态的标志，比如SWN，SW


情景分析
   前面两次top的输出那些信息值得关注？
图1)
Load average: 系统负载有降低的趋势，但仍然较高
Running: 有3个进程正在运行，正常，因为系统有4颗CPU
Cpu user: 接近200%了，有些大，服务高峰时可以接受
Cpu idle: 小于200%了，需要注意
图2)
Cpu iowait:接近200%了，很大


工具介绍-free
free命令显示系统内存的使用状况（物理内存和交换内存）
通过这个命令我们可以看到系统进程实际使用的物理内存，buffer和cache使用的物理内存


free命令输出的第二行(Mem)
   这行分别显示了物理内存的总量(total)、已使用的(used)、空闲的(free)、共享的(shared)、buffer、cache的内存。

free命令输出的第三行(-/+ buffers/cache)
    这行最容易让人迷惑。
    它显示的第一个值（used这一列）是这样得来的：
   Mem行used列 - Mem行buffers列 - Mem行cached列
           
    它显示的第二个值（free这一列）是这样得来的：
   Mem行free列 + Mem行buffers列 + Mem行cached列

free命令输出的第四行(Swap)
   这行显示交换内存的总量、已使用量、空闲量

   通常 buffer 和 cache 可以使用的内存空间越大，系统 IO 和 文件系统访问的性能越好。

工具介绍-uptime
最简便的查看系统负载的工具，系统负载越小，系统运行状况越好，对于系统负载处在什么范围内比较合适，我想是没有定论的，我介绍一下我的习惯。
   
    我一般以15分钟负载的值来评估系统的健康度，以10为这个值的临界点，如果系统负载持续高于10，通常是存在某个资源长期紧张的原因，我们需要重视，并且得开始着手解决这个问题了。
   
    如果偶尔高于10，应该开始留意它出现的频度，这往往是前面一种状况的先兆。