十分钟检查Linux服务器性能

你是否遇到过：服务器负载飙升；服务被已经挂起，接口长时间没响应；服务刚重启，过一会又无法访问等等。这时下面这几条命令就可以尽快的帮你快速定位问题，找出问题的根源

概述

top
free
dmesg
vmstat
mpstat
pidstat
iostat
free
sar

下面我们来逐一介绍下这些命令，有关这些命令更多的参数和说明，请参照命令的手册。
其中一些命令可能需要安装sysstat包和procps包，如果提示命令不存在，请执行下列命令安装sysstat、procps

# centos/redhat
> yum -y install sysstat && yum -y install procps

# Debian、ubuntu
> apt-get install sysstat && apt-get install procps

top

> top
top - 20:36:40 up 181 days, 21:15,  1 user,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
Tasks:  86 total,   1 running,  85 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.3 us,  0.2 sy,  0.0 ni, 99.5 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem :  3881692 total,   149760 free,  1283004 used,  2448928 buff/cache
KiB Swap:  2097148 total,  2094080 free,     3068 used.  2286632 avail Mem

  PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU %MEM     TIME+ COMMAND
    1 root      20   0  190892   3252   2156 S   0.0  0.1   1:35.93 systemd
    2 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:01.44 kthreadd
    3 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.96 ksoftirqd/0
    5 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 kworker/0:0H
    6 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   1:29.56 kworker/u4:0
    7 root      rt   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:01.12 migration/0
    8 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 rcu_bh
    9 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0  16:26.57 rcu_sched
   10 root      rt   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:52.94 watchdog/0
   11 root      rt   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:42.44 watchdog/1
   12 root      rt   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:01.24 migration/1
   13 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:01.63 ksoftirqd/1
   15 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 kworker/1:0H
   17 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 kdevtmpfs
   18 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 netns
   19 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:05.54 khungtaskd
   20 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 writeback
   21 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 kintegrityd
   22 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 bioset
   23 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 kblockd
   24 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 md
   31 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:01.53 kswapd0
   32 root      25   5       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 ksmd
   ...

top命令可以查看：系统负载情况（uptime）、系统内存使用情况（free）、系统CPU使用情况（vmstat）等，因此通过这个命令，可以相对全面的查看系统负载的来源。同时，top命令支持排序，可以按照不同的列排序，方便查找出诸如内存占用最多的进程、CPU占用率最高的进程等。
一般情况下，如果出现了严重的超载情况，通过top命令是直接可以看出来的

free

> free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           3790        1252         146           0        2391        2233
Swap:          2047           2        2045

free命令可以查看系统内存的使用情况，-m参数表示按照兆字节展示。最后两列分别表示用于IO缓存的内存数，和用于文件系统页缓存的内存数。需要注意的是buffers/cache，看上去缓存占用了大量内存空间，这是Linux系统的内存使用策略，尽可能的利用内存，如果应用程序需要内存，这部分内存会立即被回收并分配给应用程序，因此，这部分内存一般也被当成是可用内存。
但是如果swap被使用完了，就会出现服务被kill或者被挂起的状态，这时就需要增大swap，或者检查程序的内存使用情况

dmesg

> dmesg | tail -50
[    4.965789] EDAC sbridge:  Ver: 1.1.1
[   14.781649] random: crng init done
[49131.077076] Adding 2097148k swap on /swapfile.  Priority:-1 extents:5 across:2342908k FS
[55498.740995] DCCP: Activated CCID 2 (TCP-like)
[55498.741002] DCCP: Activated CCID 3 (TCP-Friendly Rate Control)
[55498.787871] sctp: Hash tables configured (bind 256/256)
[1385344.787342] tsc: Refined TSC clocksource calibration: 2494.204 MHz
[12080649.707985] UDP: bad checksum. From 91.121.118.149:30503 to 172.18.223.172:30303 ulen 1065

该命令会输出系统日志的最后50行。如果进程突然被kill，一般是可以通过系统日志查看出来的

vmstat

> vmstat 1
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 1  0   3068 147520 256752 2192492    0    0     0     1    0    0  0  0 100  0  0
 0  0   3068 147520 256752 2192524    0    0     0    16  317  365  1  0 100  0  0
 0  0   3068 147520 256752 2192524    0    0     0     0  281  336  0  1 100  0  0
 0  0   3068 147396 256752 2192524    0    0     0     0  383  425  1  0 100  0  0

vmstat命令，每行会输出一些系统核心指标，这些指标可以让我们更详细的了解系统状态。后面跟的参数1，表示每秒输出一次统计信息，表头提示了每一列的含义，这几介绍一些和性能调优相关的列：
r：等待在CPU资源的进程数。这个数据比平均负载更加能够体现CPU负载情况，数据中不包含等待IO的进程。如果这个数值大于机器CPU核数，那么机器的CPU资源已经饱和。
free：系统可用内存数（以千字节为单位），如果剩余内存不足，也会导致系统性能问题。下文介绍到的free命令，可以更详细的了解系统内存的使用情况。
si, so：交换区写入和读取的数量。如果这个数据不为0，说明系统已经在使用交换区（swap），机器物理内存已经不足。
us, sy, id, wa, st：这些都代表了CPU时间的消耗，它们分别表示用户时间（user）、系统（内核）时间（sys）、空闲时间（idle）、IO等待时间（wait）和被偷走的时间（stolen，一般被其他虚拟机消耗）。
上述这些CPU时间，可以让我们很快了解CPU是否出于繁忙状态。一般情况下，如果用户时间和系统时间相加非常大，CPU出于忙于执行指令。如果IO等待时间很长，那么系统的瓶颈可能在磁盘IO。
示例命令的输出可以看见，大量CPU时间消耗在用户态，也就是用户应用程序消耗了CPU时间。这不一定是性能问题，需要结合r队列，一起分析。

mpstat

> mpstat -P ALL 1
22时21分25秒  CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
22时21分26秒  all    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00
22时21分26秒    0    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00
22时21分26秒    1    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00
...

该命令可以显示每个CPU的占用情况，如果有一个CPU占用率特别高，那么有可能是一个单线程应用程序引起的。

pidstat

> pidstat 1
22时22分18秒   UID       PID    %usr %system  %guest    %CPU   CPU  Command
22时22分19秒     0     12392    0.00    1.00    0.00    1.00     0  java
22时22分19秒    27     19298    0.00    1.00    0.00    1.00     1  mysqld
...

pidstat命令输出进程的CPU占用率，该命令会持续输出，并且不会覆盖之前的数据，可以方便观察系统动态。

iostat

> iostat -xz 1
Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
vda               0.00     0.13    0.00    0.38     0.04     2.58    13.53     0.00    4.99   17.63    4.90   0.30   0.01

avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
           0.50    0.00    0.00    0.00    0.00   99.50

Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
vda               0.00     0.00    1.00    0.00     8.00     0.00    16.00     0.01    7.00    7.00    0.00   7.00   0.70
...

iostat命令主要用于查看机器磁盘IO情况。该命令输出的列，主要含义是：
r/s, w/s, rkB/s, wkB/s：分别表示每秒读写次数和每秒读写数据量（千字节）。读写量过大，可能会引起性能问题。
await：IO操作的平均等待时间，单位是毫秒。这是应用程序在和磁盘交互时，需要消耗的时间，包括IO等待和实际操作的耗时。如果这个数值过大，可能是硬件设备遇到了瓶颈或者出现故障。
avgqu-sz：向设备发出的请求平均数量。如果这个数值大于1，可能是硬件设备已经饱和（部分前端硬件设备支持并行写入）。
%util：设备利用率。这个数值表示设备的繁忙程度，经验值是如果超过60，可能会影响IO性能（可以参照IO操作平均等待时间）。如果到达100%，说明硬件设备已经饱和。
如果显示的是逻辑设备的数据，那么设备利用率不代表后端实际的硬件设备已经饱和。值得注意的是，即使IO性能不理想，也不一定意味这应用程序性能会不好，可以利用诸如预读取、写缓存等策略提升应用性能。

sar

> sar -n DEV 1
Linux 3.13.0-49-generic (titanclusters-xxxxx)  07/14/2015     _x86_64_    (32 CPU)
22时25分55秒     IFACE   rxpck/s   txpck/s    rxkB/s    txkB/s   rxcmp/s   txcmp/s  rxmcst/s
22时25分56秒      eth0      1.00      1.00      0.06      0.39      0.00      0.00      0.00
22时25分56秒        lo      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00
22时25分57秒      eth0      1.00      1.00      0.06      0.39      0.00      0.00      0.00
22时25分57秒        lo      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00
...

sar命令在这里可以查看网络设备的吞吐率。在排查性能问题时，可以通过网络设备的吞吐量，判断网络设备是否已经饱和。

> sar -n TCP,ETCP 1
Linux 3.13.0-49-generic (titanclusters-xxxxx)  07/14/2015    _x86_64_    (32 CPU)
12:17:19 AM  active/s passive/s    iseg/s    oseg/s
12:17:20 AM      1.00      0.00  10233.00  18846.00
12:17:19 AM  atmptf/s  estres/s retrans/s isegerr/s   orsts/s
12:17:20 AM      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00
12:17:20 AM  active/s passive/s    iseg/s    oseg/s
12:17:21 AM      1.00      0.00   8359.00   6039.00
12:17:20 AM  atmptf/s  estres/s retrans/s isegerr/s   orsts/s
12:17:21 AM      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00
...

sar命令在这里用于查看TCP连接状态，其中包括：
active/s：每秒本地发起的TCP连接数，既通过connect调用创建的TCP连接；
passive/s：每秒远程发起的TCP连接数，即通过accept调用创建的TCP连接；
retrans/s：每秒TCP重传数量；
TCP连接数可以用来判断性能问题是否由于建立了过多的连接，进一步可以判断是主动发起的连接，还是被动接受的连接。TCP重传可能是因为网络环境恶劣，或者服务器压力过大导致丢包。

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