学会使用Linux性能分析工具

Linux在具有高稳定性、可靠性的同时,具有很好的可伸缩性和扩展性,能够针对不同的应用和硬件环境调整,优化出满足当前应用需要的最佳性能。因此企业在维护Linux系统、进行系统调优时,了解系统性能分析工具是至关重要的。
在Linux下有很多系统性能分析工具,比较常见的有top、free、ps、time、timex、uptime等。下文将介绍几个较为重要的性能分析工具vmstat、iostat和sar及其使用。

用vmstat监视内存使用情况

vmstat是Virtual Meomory Statistics(虚拟内存统计)的缩写,可对操作系统的虚拟内存、进程、CPU活动进行监视。它是对系统的整体情况进行统计,不足之处是无法对某个进程进行深入分析。

vmstat的语法如下:

  vmstat [-V] [-n] [delay [count]]

其中,
-V表示打印出版本信息;
-n表示在周期性循环输出时,输出的头部信息仅显示一次;
delay是两次输出之间的延迟时间;
count是指按照这个时间间隔统计的次数。
对于vmstat输出各字段的含义,可运行man vmstat查看。

用iostat监视I/O子系统情况

iostat是I/O statistics(输入/输出统计)的缩写,iostat工具将对系统的磁盘操作活动进行监视。它的特点是汇报磁盘活动统计情况,同时也会汇报出CPU使用情况。同vmstat一样,iostat也有一个弱点,就是它不能对某个进程进行深入分析,仅对系统的整体情况进行分析。

iostat的语法如下:

iostat [ -c | -d ] [ -k ] [ -t ] [ -V ] [ -x [ device ] ] [ interval  [ count ] ]

其中,
-c为汇报CPU的使用情况;
-d为汇报磁盘的使用情况;
-k表示每秒按kilobytes字节显示数据;
-t为打印汇报的时间;
-v表示打印出版本信息和用法;
-x device指定要统计的设备名称,默认为所有的设备;
interval指每次统计间隔的时间;
count指按照这个时间间隔统计的次数。

iostat一般的输出格式如下:

Linux 2.4.18-18smp (builder.linux.com)  2003年03月07日avg-cpu:  %user   %nice    %sys   %idle

           4.81    0.01    1.03   94.15

Device:            tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn

dev3-0           30.31      1117.68       846.52   16104536   12197374

dev3-1            7.06       229.61        40.40    3308486     582080

对于输出中各字段的含义,iostat的帮助中有详细的说明。

使用sar进行综合分析

表1 sar参数说明

选项 功能

-A 汇总所有的报告

-a 报告文件读写使用情况

-B 报告附加的缓存的使用情况

-b 报告缓存的使用情况

-c 报告系统调用的使用情况

-d 报告磁盘的使用情况

-g 报告串口的使用情况

-h 报告关于buffer使用的统计数据

-m 报告IPC消息队列和信号量的使用情况

-n 报告命名cache的使用情况

-p 报告调页活动的使用情况

-q 报告运行队列和交换队列的平均长度

-R 报告进程的活动情况

-r 报告没有使用的内存页面和硬盘块

-u 报告CPU的利用率

-v 报告进程、i节点、文件和锁表状态

-w 报告系统交换活动状况

-y 报告TTY设备活动状况

sar是System Activity Reporter(系统活动情况报告)的缩写。顾名思义,sar工具将对系统当前的状态进行取样,然后通过计算数据和比例来表达系统的当前运行状态。它的特点是可以连续对系统取样,获得大量的取样数据;取样数据和分析的结果都可以存入文件,所需的负载很小。sar是目前Linux上最为全面的系统性能分析工具之一,可以从14个大方面对系统的活动进行报告,包括文件的读写情况、系统调用的使用情况、串口、CPU效率、内存使用状况、进程活动及IPC有关的活动等,使用也是较为复杂。

sar的语法如下:

sar [-option] [-o file] t [n]

它的含义是每隔t秒取样一次,共取样n次。其中-o file表示取样结果将以二进制形式存入文件file中。

另一种语法如下:

sar [-option] [-s time] [-e time] [-i sec] [-f file]

含义是表示从file文件中取出数据,如果没有指定-f file,则从标准数据文件/var/adm/sa/sadd取数据,其中dd表示当前天。另外,-s time表示起始时间;-e time表示停止时间;-i sec表示取样的时间间隔,如果不指定则表示取文件中所有的数据。对于具体的选项参见表1。

一般它与-q和-u联合使用,以便对每个CPU的使用情况进行分析,比如运行如下命令:

sar  -q -u 5 1

将输出如下:

Linux 2.4.18-18smp (builder.linux.com) 	2003年03月07日09时46分16?      CPU     %user     %nice   %system     %idle

09时46分21?      all      0.20      0.00      0.00     99.80

09时46分16?  runq-sz  plist-sz   ldavg-1   ldavg-5

09时46分21?        0        91      0.00      0.00

Average:          CPU     %user     %nice   %system     %idle

Average:          all      0.20      0.00      0.00     99.80

Average:      runq-sz  plist-sz   ldavg-1   ldavg-5

Average:            0        91      0.00      0.00

由于sar命令太复杂,只有通过熟练使用才能了解每个选项的含义,对于sar输出中每个字段的含义运行man sar命令可以得到详细的解释。