Linux性能分析命令

iostat 监视I/O子系统

　iostat是I/O statistics（输入/输出统计）的缩写，用来动态监视系统的磁盘操作活动。

命令格式

　　iostat[参数][时间][次数]

命令功能

　　通过iostat方便查看CPU、网卡、tty设备、磁盘、CD-ROM 等等设备的活动情况, 负载信息。

命令参数

  • -C 显示CPU使用情况
  • -d 显示磁盘使用情况
  • -k 以 KB 为单位显示
  • -m 以 M 为单位显示
  • -N 显示磁盘阵列(LVM) 信息
  • -n 显示NFS 使用情况
  • -p[磁盘] 显示磁盘和分区的情况
  • -t 显示终端和CPU的信息
  • -x 显示详细信息
  • -V 显示版本信息

cpu属性值说明：
  • %user：CPU处在用户模式下的时间百分比。
  • %nice：CPU处在带NICE值的用户模式下的时间百分比。
  • %system：CPU处在系统模式下的时间百分比。
  • %iowait：CPU等待输入输出完成时间的百分比。
  • %steal：管理程序维护另一个虚拟处理器时，虚拟CPU的无意识等待时间百分比。
  • %idle：CPU空闲时间百分比。

注：如果%iowait的值过高，表示硬盘存在I/O瓶颈，%idle值高，表示CPU较空闲，如果%idle值高但系统响应慢时，有可能是CPU等待分配内存，此时应加大内存容量。%idle值如果持续低于10，那么系统的CPU处理能力相对较低，表明系统中最需要解决的资源是CPU。

disk属性值说明：
  • rrqm/s: 每秒进行 merge 的读操作数目。即 rmerge/s
  • wrqm/s: 每秒进行 merge 的写操作数目。即 wmerge/s
  • r/s: 每秒完成的读 I/O 设备次数。即 rio/s
  • w/s: 每秒完成的写 I/O 设备次数。即 wio/s
  • rsec/s: 每秒读扇区数。即 rsect/s
  • wsec/s: 每秒写扇区数。即 wsect/s
  • rkB/s: 每秒读K字节数。是 rsect/s 的一半，因为每扇区大小为512字节。
  • wkB/s: 每秒写K字节数。是 wsect/s 的一半。
  • avgrq-sz: 平均每次设备I/O操作的数据大小 (扇区)。
  • avgqu-sz: 平均I/O队列长度。
  • await: 平均每次设备I/O操作的等待时间 (毫秒)。
  • svctm: 平均每次设备I/O操作的服务时间 (毫秒)。
  • %util: 一秒中有百分之多少的时间用于 I/O 操作，即被io消耗的cpu百分比

备注：如果 %util 接近 100%，说明产生的I/O请求太多，I/O系统已经满负荷，该磁盘可能存在瓶颈。如果 svctm 比较接近 await，说明 I/O 几乎没有等待时间；如果 await 远大于 svctm，说明I/O 队列太长，io响应太慢，则需要进行必要优化。如果avgqu-sz比较大，也表示有当量io在等待。

定时显示所有信息

iostat 2 3 每隔 2秒刷新显示，且显示3次

查看TPS和吞吐量

  • tps：该设备每秒的传输次数（Indicate the number of transfers per second that were issued to the device.）。“一次传输”意思是“一次I/O请求”。多个逻辑请求可能会被合并为“一次I/O请求”。“一次传输”请求的大小是未知的。
  • kB_read/s：每秒从设备（drive expressed）读取的数据量；
  • kB_wrtn/s：每秒向设备（drive expressed）写入的数据量；
  • kB_read：读取的总数据量；kB_wrtn：写入的总数量数据量；

查看设备使用率（%util）和响应时间（await）

iostat -d -x -k 1 1

  • rrqm/s： 每秒进行 merge 的读操作数目.即 delta(rmerge)/s
  • wrqm/s： 每秒进行 merge 的写操作数目.即 delta(wmerge)/s
  • r/s： 每秒完成的读 I/O 设备次数.即 delta(rio)/s
  • w/s： 每秒完成的写 I/O 设备次数.即 delta(wio)/s
  • rsec/s： 每秒读扇区数.即 delta(rsect)/s
  • wsec/s： 每秒写扇区数.即 delta(wsect)/s
  • rkB/s： 每秒读K字节数.是 rsect/s 的一半,因为每扇区大小为512字节.(需要计算)
  • wkB/s： 每秒写K字节数.是 wsect/s 的一半.(需要计算)
  • avgrq-sz：平均每次设备I/O操作的数据大小 (扇区).delta(rsect+wsect)/delta(rio+wio)
  • avgqu-sz：平均I/O队列长度.即 delta(aveq)/s/1000 (因为aveq的单位为毫秒).
  • await： 平均每次设备I/O操作的等待时间 (毫秒).即 delta(ruse+wuse)/delta(rio+wio)
  • svctm： 平均每次设备I/O操作的服务时间 (毫秒).即 delta(use)/delta(rio+wio)
  • %util： 一秒中有百分之多少的时间用于 I/O 操作,或者说一秒中有多少时间 I/O 队列是非空的，即 delta(use)/s/1000 (因为use的单位为毫秒)

如果 %util 接近 100%，说明产生的I/O请求太多，I/O系统已经满负荷，该磁盘可能存在瓶颈。 idle小于70% IO压力就较大了，一般读取速度有较多的wait。 同时可以结合vmstat 查看查看b参数(等待资源的进程数)和wa参数(IO等待所占用的CPU时间的百分比，高过30%时IO压力高)。

另外 await 的参数也要多和 svctm 来参考。差的过高就一定有 IO 的问题。

avgqu-sz 也是个做 IO 调优时需要注意的地方，这个就是直接每次操作的数据的大小，如果次数多，但数据拿的小的话，其实 IO 也会很小。如果数据拿的大，才IO 的数据会高。也可以通过 avgqu-sz × ( r/s or w/s ) = rsec/s or wsec/s。也就是讲，读定速度是这个来决定的。

svctm 一般要小于 await (因为同时等待的请求的等待时间被重复计算了)，svctm 的大小一般和磁盘性能有关，CPU/内存的负荷也会对其有影响，请求过多也会间接导致 svctm 的增加。await 的大小一般取决于服务时间(svctm) 以及 I/O 队列的长度和 I/O 请求的发出模式。如果 svctm 比较接近 await，说明 I/O 几乎没有等待时间；如果 await 远大于 svctm，说明 I/O 队列太长，应用得到的响应时间变慢，如果响应时间超过了用户可以容许的范围，这时可以考虑更换更快的磁盘，调整内核 elevator 算法，优化应用，或者升级 CPU。

队列长度(avgqu-sz)也可作为衡量系统 I/O 负荷的指标，但由于 avgqu-sz 是按照单位时间的平均值，所以不能反映瞬间的 I/O 洪水。

形象的比喻：
  • r/s+w/s 类似于交款人的总数
  • 平均队列长度(avgqu-sz)类似于单位时间里平均排队人的个数
  • 平均服务时间(svctm)类似于收银员的收款速度
  • 平均等待时间(await)类似于平均每人的等待时间
  • 平均I/O数据(avgrq-sz)类似于平均每人所买的东西多少
  • I/O 操作率 (%util)类似于收款台前有人排队的时间比例

设备IO操作:总IO(io)/s = r/s(读) +w/s(写)

平均等待时间=单个I/O服务器时间*(1+2+...+请求总数-1)/请求总数

每秒发出的I/0请求很多,但是平均队列就4,表示这些请求比较均匀,大部分处理还是比较及时。

 free 查询可用内存

参数说明：

  • -b 　以Byte为单位显示内存使用情况。
  • -k 　以KB为单位显示内存使用情况。
  • -m 　以MB为单位显示内存使用情况。

  • -h 　以合适的单位显示内存使用情况，最大为三位数，自动计算对应的单位值。单位有：

    B = bytes
K = kilos
M = megas
G = gigas
T = teras
  • -o 　不显示缓冲区调节列。
  • -s<间隔秒数> 　持续观察内存使用状况。
  • -t 　显示内存总和列。
  • -V 　显示版本信息。

free 命令显示系统内存的使用情况，包括物理内存、交换内存(swap)和内核缓冲区内存。如果加上 -h 选项，输出的结果会友好很多

此时可以使用 -s 选项并指定间隔的秒数：

Mem 行(第二行)是内存的使用情况。
Swap 行(第三行)是交换空间的使用情况。
total 列显示系统总的可用物理内存和交换空间大小。
used 列显示已经被使用的物理内存和交换空间。
free 列显示还有多少物理内存和交换空间可用使用。
shared 列显示被共享使用的物理内存大小。
buff/cache 列显示被 buffer 和 cache 使用的物理内存大小。
available 列显示还可以被应用程序使用的物理内存大小。

vmstat 监视内存使用情况

vmstat是Virtual Meomory Statistics（虚拟内存统计）的缩写，虚拟内存性能监控、CPU监控（进程上下文切换、CPU利用率）

 vmstat的语法

　　vmstat [-V] [-n] [delay [count]]

  • -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

 

字段说明

Procs（进程）:
  • r: 运行队列中进程数量
  • b: 等待IO的进程数量
Memory（内存）:
  • swpd: 使用虚拟内存大小
  • free: 可用内存大小
  • buff: 用作缓冲的内存大小
  • cache: 用作缓存的内存大小
Swap:
  • si: 每秒从交换区写到内存的大小
  • so: 每秒写入交换区的内存大小
IO：（现在的Linux版本块的大小为1024bytes）
  • bi: 每秒读取的块数
  • bo: 每秒写入的块数
system：
  • in: 每秒中断数，包括时钟中断
  • cs: 每秒上下文切换数
CPU（以百分比表示）
  • us: 用户进程执行时间(user time)
  • sy: 系统进程执行时间(system time)
  • id: 空闲时间(包括IO等待时间)
  • wa: 等待IO时间
  • 这三个命令的占用率是统一的，按照如下公式进行计算时数据是一致的：
    vmstat 的100%-idle == ps的cpu占用/cpu核心数 == top的cpu占用/cpu核心数/物理cpu数目;

 

strace 跟踪进程中的系统调用

strace常用来跟踪进程执行时的系统调用和所接收的信号。 在Linux世界，进程不能直接访问硬件设备，当进程需要访问硬件设备(比如读取磁盘文件，接收网络数据等等)时，必须由用户态模式切换至内核态模式，通过系统调用访问硬件设备。strace可以跟踪到一个进程产生的系统调用,包括参数，返回值，执行消耗的时间。

-c 统计每一系统调用的所执行的时间,次数和出错的次数等.
-d 输出strace关于标准错误的调试信息.
-f 跟踪由fork调用所产生的子进程.
-ff 如果提供-o filename,则所有进程的跟踪结果输出到相应的filename.pid中,pid是各进程的进程号.
-F 尝试跟踪vfork调用.在-f时,vfork不被跟踪.
-h 输出简要的帮助信息.
-i 输出系统调用的入口指针.
-q 禁止输出关于脱离的消息.
-r 打印出相对时间关于,,每一个系统调用.
-t 在输出中的每一行前加上时间信息.
-tt 在输出中的每一行前加上时间信息,微秒级.
-ttt 微秒级输出,以秒了表示时间.
-T 显示每一调用所耗的时间.
-v 输出所有的系统调用.一些调用关于环境变量,状态,输入输出等调用由于使用频繁,默认不输出.
-V 输出strace的版本信息.
-x 以十六进制形式输出非标准字符串
-xx 所有字符串以十六进制形式输出.
-a column
设置返回值的输出位置.默认 为40.
-e expr
指定一个表达式,用来控制如何跟踪.格式如下:
[qualifier=][!]value1[,value2]...
qualifier只能是 trace,abbrev,verbose,raw,signal,read,write其中之一.value是用来限定的符号或数字.默认的 qualifier是 trace.感叹号是否定符号.例如:
-eopen等价于 -e trace=open,表示只跟踪open调用.而-etrace!=open表示跟踪除了open以外的其他调用.有两个特殊的符号 all 和 none.
注意有些shell使用!来执行历史记录里的命令,所以要使用\\.
-e trace=set
只跟踪指定的系统 调用.例如:-e trace=open,close,rean,write表示只跟踪这四个系统调用.默认的为set=all.
-e trace=file
只跟踪有关文件操作的系统调用.
-e trace=process
只跟踪有关进程控制的系统调用.
-e trace=network
跟踪与网络有关的所有系统调用.
-e strace=signal
跟踪所有与系统信号有关的 系统调用
-e trace=ipc
跟踪所有与进程通讯有关的系统调用
-e abbrev=set
设定 strace输出的系统调用的结果集.-v 等与 abbrev=none.默认为abbrev=all.
-e raw=set
将指 定的系统调用的参数以十六进制显示.
-e signal=set
指定跟踪的系统信号.默认为all.如 signal=!SIGIO(或者signal=!io),表示不跟踪SIGIO信号.
-e read=set
输出从指定文件中读出 的数据.例如:
-e read=3,5
-e write=set
输出写入到指定文件中的数据.
-o filename
将strace的输出写入文件filename
-p pid
跟踪指定的进程pid.
-s strsize
指定输出的字符串的最大长度.默认为32.文件名一直全部输出.
-u username
以username 的UID和GID执行被跟踪的命令

跟踪可执行程序

strace -f -F -o ~/straceout.txt myserverf -F选项告诉strace同时跟踪fork和vfork出来的进程，-o选项把所有strace输出写到~/straceout.txt里 面，myserver是要启动和调试的程序。

 

strace -o output.txt -T -tt -e trace=all -p 28979 跟踪28979进程的所有系统调用（-e trace=all），并统计系统调用的花费时间，以及开始时间（并以可视化的时分秒格式显示），最后将记录结果存在output.txt文件里面。
posted @ 2019-06-26 17:59  {Dxd}  阅读(463)  评论(0)    收藏  举报