Linux性能監(jiān)控與調(diào)優(yōu)方式詳解
一、性能檢測（監(jiān)控）
1. CPU1. CPU 監(jiān)控
命令 | 功能 | 關(guān)鍵參數(shù)/輸出 | 場景 |
|---|---|---|---|
top / htop | 實時進(jìn)程級 | %CPU（進(jìn)程占用率）、%MEM（內(nèi)存占用率）、Load Average（負(fù)載平均值) | 快速定位高 CPU 進(jìn) |
mpstat -P ALL 1 | 每個核心的 CPU 使用率 | %usr（用戶態(tài)）、%sys（內(nèi)核態(tài)）、%iowait（I/O 等待） | 多核負(fù)載均衡分析 |
uptime | 系統(tǒng)負(fù)載與運行時間 | 11:32:20 up 3:21, 2 users, load average: 0.00, 0.01, 0.05 | 快速查看負(fù)載趨勢 |
perf top | 實時 CPU 熱點函數(shù)分析 | 按函數(shù)名排序 CPU 占用率 | 深入代碼級 |
說明：
1.top
| 分類 | 具體指標(biāo) | 數(shù)值 / 說明 |
|---|---|---|
| 系統(tǒng)基本信息 | 當(dāng)前時間 | 11:16:47 |
| 開機(jī)時長 | up 3:05（已開機(jī) 3 小時 05 分鐘） | |
| 登錄用戶數(shù) | 2 users | |
| 系統(tǒng)平均負(fù)載 | load average: 0.00, 0.01, 0.05（1 分鐘、5 分鐘、15 分鐘平均負(fù)載） | |
| 任務(wù)（進(jìn)程）統(tǒng)計 | 總進(jìn)程數(shù) | 226 total |
| 運行中進(jìn)程數(shù) | 1 running | |
| 休眠進(jìn)程數(shù) | 222 sleeping | |
| 停止進(jìn)程數(shù) | 3 stopped | |
| 僵尸進(jìn)程數(shù) | 0 zombie | |
| CPU 使用率 | 用戶態(tài)（us） | 0.1%（應(yīng)用程序占用 CPU 比例） |
| 內(nèi)核態(tài)（sy） | 0.1%（系統(tǒng)內(nèi)核功能占用 CPU 比例） | |
| 調(diào)整優(yōu)先級的用戶態(tài)（ni） | 0.0% | |
| 空閑（id） | 99.8%（空閑 CPU 比例，越高越空閑） | |
| 等待 I/O（wa） | 0.0%（因等待磁盤、網(wǎng)絡(luò)等 I/O 操作占用 CPU 耗時比例） | |
| 硬件中斷（hi） | 0.0%（處理硬件中斷占用 CPU 耗時比例） | |
| 軟件中斷（si） | 0.0%（處理軟件中斷占用 CPU 耗時比例） | |
| 被虛擬機(jī) “偷走”（st） | 0.0%（虛擬機(jī)場景下，被其他虛擬機(jī)占用的 CPU 時間比例） | |
| 內(nèi)存信息 | 總物理內(nèi)存（KiB Mem total） | 4026372 KiB（約 4GB ） |
| 空閑物理內(nèi)存（free） | 2535540 KiB | |
| 已用物理內(nèi)存（used） | 783396 KiB | |
| 緩存（buff/cache） | 707436 KiB（可被釋放給應(yīng)用的臨時緩存） | |
| 交換分區(qū)信息 | 總交換分區(qū)（KiB Swap total） | 4194300 KiB（約 4GB ） |
| 空閑交換分區(qū)（free） | 4194300 KiB | |
| 已用交換分區(qū)（used） | 0 KiB（未用到磁盤交換，性能較好） | |
| 實際可用內(nèi)存（avail Mem） | 2899668 KiB（含可回收緩存，體現(xiàn)實際可用內(nèi)存） | |
| 進(jìn)程詳情 | PID（進(jìn)程 ID） | 10463、12545、1、2 等 |
| USER（所屬用戶） | root（所列進(jìn)程均屬 root 用戶 ） | |
| PR（進(jìn)程優(yōu)先級） | 20（數(shù)值越小優(yōu)先級越高，所列進(jìn)程多為 20 ） | |
| NI（nice 值） | 0（調(diào)整進(jìn)程優(yōu)先級，范圍 -20 ~ 19 ） | |
| VIRT（虛擬內(nèi)存總量） | 如 566636 KiB（vmtoolsd 進(jìn)程）、162012 KiB（top 進(jìn)程 ）等 | |
| RES（實際物理內(nèi)存占用） | 如 25912 KiB（vmtoolsd 進(jìn)程）、2372 KiB（top 進(jìn)程 ）等 | |
| SHR（共享內(nèi)存） | 如 19120 KiB（vmtoolsd 進(jìn)程）、1588 KiB（top 進(jìn)程 ）等 | |
| S（進(jìn)程狀態(tài)） | S（休眠）、R（運行，如 top 進(jìn)程狀態(tài)為 R ）等 | |
| % CPU（進(jìn)程 CPU 使用率） | 如 0.3%（vmtoolsd、top 進(jìn)程 ）、0.0%（systemd 等進(jìn)程 ） | |
| % MEM（進(jìn)程內(nèi)存使用率） | 如 0.6%（vmtoolsd 進(jìn)程）、0.1%（top 進(jìn)程 ）、0.2%（systemd 進(jìn)程 ）等 | |
| TIME+（累計 CPU 耗時） | 如 0:13.54（vmtoolsd 進(jìn)程）、0:00.02（top 進(jìn)程 ）、0:01.55（systemd 進(jìn)程 ）等 | |
| COMMAND（進(jìn)程名稱 / 命令） | vmtoolsd、top、systemd、kthreadd 等 |
2.mpstat -P ALL 1
| 列名 | 全稱 / 含義 | 示例值（以 all 行為例） | 補充說明 |
|---|---|---|---|
| 11:27:17 AM11:27:18 AM | 采樣時間 | 采樣時間戳 | 第一行是 “表頭時間”，后續(xù)是實際采樣時間 |
| CPU | CPU 標(biāo)識：- all = 所有 CPU 總覽- 0/1 = 單個 CPU 核心編號 | all、0、1 | 你的輸出里還有 2、3 核心（截圖未完整顯示） |
| %usr | 用戶態(tài) CPU 使用率（應(yīng)用程序、腳本等用戶空間程序占用 CPU 比例） | 0.00 | 數(shù)值越高，用戶程序越繁忙 |
| %nice | 調(diào)整過優(yōu)先級（nice 值）的用戶態(tài) CPU 使用率 | 0.00 | 通常為 0（少用優(yōu)先級調(diào)整時） |
| %sys | 內(nèi)核態(tài) CPU 使用率（系統(tǒng)內(nèi)核功能、驅(qū)動等占用 CPU 比例） | 0.25（all 行） | 數(shù)值高可能因內(nèi)核任務(wù)多（如 I/O 調(diào)度） |
| %iowait | CPU 等待 I/O 耗時比例（因磁盤、網(wǎng)絡(luò)等 I/O 阻塞，CPU 空閑等待的時間） | 0.00 | 高值可能表示存儲 / 網(wǎng)絡(luò)性能瓶頸 |
| %irq | 硬件中斷（如鍵盤、磁盤控制器觸發(fā)）占用 CPU 比例 | 0.00 | 通常較低，驅(qū)動異常時可能升高 |
| %soft | 軟件中斷（內(nèi)核內(nèi)部觸發(fā)的中斷）占用 CPU 比例 | 0.00 | 同上，異常時需關(guān)注 |
| %steal | 虛擬機(jī)場景下，被宿主機(jī) “偷走” 的 CPU 時間（僅虛擬機(jī)內(nèi)可見） | 0.00 | 物理機(jī)無此損耗，虛擬機(jī)需關(guān)注 |
| %guest | 運行虛擬機(jī)客戶機(jī)（如 KVM 虛機(jī)）占用的 CPU 比例 | 0.00 | 無虛擬機(jī)時通常為 0 |
| %gnice | 調(diào)整過優(yōu)先級的虛擬機(jī)客戶機(jī) CPU 使用率 | 0.00 | 同上，少用場景為 0 |
| %idle | CPU 空閑比例（完全無任務(wù)時的空閑時間） | 99.75（all 行） |
2. 內(nèi)存監(jiān)控
命令 | 功能 | 關(guān)鍵參數(shù)/輸出 | 場景 |
|---|---|---|---|
free -h | 內(nèi)存使用情況（人類可讀） | available（可用內(nèi)存）、buff/cache（緩存）、used（已用） | **關(guān)鍵指標(biāo)：關(guān)鍵指標(biāo)：available < 10% 需警惕 |
vmstat 1 5 | 內(nèi)存、進(jìn)程、I/O 綜合統(tǒng)計 | si/so（Swap 交換量）、bi/bo（磁盤r（運行隊列長度 | 內(nèi)存不足或 I/O 瓶頸 |
sar -r 1 5 | 內(nèi)存使用率歷史數(shù)據(jù) | kbmemfree（空閑內(nèi)存）、kbmemused（已用內(nèi)存）、%memused（使用率） | 長 |
1.free -h
| 分類 | 字段 | 含義 & 示例值 | 補充說明 |
|---|---|---|---|
| 內(nèi)存 | total | 總物理內(nèi)存：3.8G | 系統(tǒng)總內(nèi)存約 3.8GB |
| used | 已用內(nèi)存：765M | 實際被程序占用的內(nèi)存 | |
| free | 空閑內(nèi)存：2.4G | 完全未被使用的 “純空閑” 內(nèi)存 | |
| buff/cache | 緩存內(nèi)存：690M | 用于磁盤緩存（可釋放給程序） | |
| available | 可用內(nèi)存：2.8G | 程序?qū)嶋H可申請的內(nèi)存（含可回收緩存） | |
| 交換分區(qū) | total | 總交換空間：4.0G | 硬盤模擬的 “虛擬內(nèi)存” 總大小 |
| used | 已用交換：0B | 未用到交換分區(qū)（性能好） | |
| free | 空閑交換：4.0G | 交換分區(qū)剩余空間 |
總結(jié)：系統(tǒng)物理內(nèi)存充足（總 3.8G，已用僅 765M，可用 2.8G ），且未用到交換分區(qū)（Swap 用 0B ），內(nèi)存狀態(tài)非常健康，無內(nèi)存壓力～
2.vmstat 1 5
3.sar -r 1 5
3. 磁盤 I/O 監(jiān)控
命令 | 功能 | 關(guān)鍵參數(shù)/輸出 | 場景 |
|---|---|---|---|
iostat -dx 1 5 | 磁盤 I/O 性能（擴(kuò)展模式） | %util（設(shè)備繁忙度）、await（I/O 延遲）、r/s（讀請求數(shù)）、w/s（寫請求數(shù)） | 瓶頸判斷：%util > 80% 或 await > 20ms |
df -h | 磁盤分區(qū)空間使用率 | Use%（使用率）、Mounted on（掛載點） | 磁盤空間告 |
1.iostat -dx 1 5
| 分類 | 字段 / 列名 | 含義 & 示例值 | 補充說明 |
|---|---|---|---|
| 磁盤設(shè)備 | Device | 磁盤設(shè)備名：scd0、sda | sda 通常是主硬盤，scd0 可能是光驅(qū) |
| I/O 指標(biāo) | tps | 每秒 I/O 操作數(shù)：scd0: 0.00sda: 0.44 | 數(shù)值越高，磁盤越繁忙 |
| kB_read/s | 每秒讀數(shù)據(jù)量（kB）：scd0: 0.02sda: 15.91 | 讀吞吐量，反映讀性能 | |
| kB_wrtn/s | 每秒寫數(shù)據(jù)量（kB）：scd0: 0.00sda: 1.25 | 寫吞吐量，反映寫性能 | |
| 累計統(tǒng)計 | kB_read | 累計讀總量（kB）：scd0: 1050sda: 676095 | 系統(tǒng)啟動以來的讀總數(shù)據(jù)量 |
| kB_wrtn | 累計寫總量（kB）：scd0: 0sda: 53193 | 系統(tǒng)啟動以來的寫總數(shù)據(jù)量 |
關(guān)鍵結(jié)論：
sda（主硬盤）：有一定讀寫活動（tps=0.44、kB_read/s=15.91、kB_wrtn/s=1.25），但整體負(fù)載低，屬于正常使用狀態(tài)。scd0（可能是光驅(qū)）：讀寫極少（tps=0.00、kB_wrtn/s=0.00），符合光驅(qū)低使用場景。系統(tǒng)磁盤 I/O 壓力小，無明顯性能瓶頸。
4. 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控
命令 | 功能 | 關(guān)鍵參數(shù)/輸出 | 場景 |
|---|---|---|---|
sar -n DEV 1 5 | 網(wǎng)絡(luò)接口流量統(tǒng)計 | rxkB/s（接收速率）、txkB/s（發(fā)送速率）、rxerr/s（接收錯誤） | 帶寬瓶頸或丟包問題 |
ss -tuln | 監(jiān)聽端口與連接狀態(tài) | LISTEN（監(jiān)聽端口）、ESTAB（已建立連接） | 檢查服務(wù)端口是否正常 |
netstat -s | 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議統(tǒng)計（TCP/UDP/ICMP） | segments retransmitted（TCP 重傳）、packet receive errors（接收錯誤） | 網(wǎng)絡(luò)層問題分析 |
1.sar -n DEV 1 5
2.ss -tuln
3.netstat -s
5. 綜合監(jiān)控工具
工具 | 功能 | 特點 |
|---|---|---|
dstat | CPU/內(nèi)存/磁盤/網(wǎng)絡(luò)一體化監(jiān)控 | dstat -tcmndpy（時間+CPU+內(nèi)存+磁盤+網(wǎng)絡(luò)+系統(tǒng)調(diào)用） |
glances | 跨平臺系統(tǒng)監(jiān)控（Web/終端） | 支持插件擴(kuò)展，可監(jiān)控 Docker、傳感器等 |
nmon | 實時性能監(jiān)控 + 數(shù)據(jù)導(dǎo)出 | 生成 CSV 報告用于長期分析 |
二、性能調(diào)優(yōu)（優(yōu)化）
1. CPU 調(diào)優(yōu)
場景 | 調(diào)優(yōu)策略 | 命令/配置 |
|---|---|---|
進(jìn)程 CPU 綁定 | 減少跨 CPU 核心切換開銷 | taskset -cp 0,1 <PID>（綁定進(jìn)程到核心 0,1） |
中斷親和性 | 分散網(wǎng)卡中斷到不同 CPU 核心 | echo 1 > /proc/irq/<中斷號>/smp_affinity（綁定到 CPU 0） |
CPU 頻率調(diào)節(jié) | 固定高性能模式（省電場景用 ondemand） | cpupower frequency-set -g performance |
減少上下文切換 | 降低線程數(shù)或使用異步 I/O | 優(yōu)化應(yīng)用代碼（如使用 Nginx 的 worker_processes auto） |
2. 內(nèi)存調(diào)優(yōu)
場景 | 調(diào)優(yōu)策略 | 命令/配置 |
|---|---|---|
減少 Swap 使用 | 避免內(nèi)存頻繁交換到磁盤（需確保物理內(nèi)存充足） | sysctl vm.swappiness=10（默認(rèn) 60，0 表示禁用 Swap） |
調(diào)整臟頁回寫 | 減少磁盤寫頻率，提升寫性能 | sysctl vm.dirty_ratio=15（臟頁占比達(dá) 15% 時阻塞寫） |
啟用大頁內(nèi)存 | 減少 TLB Miss（適用于數(shù)據(jù)庫、虛擬化） | echo 2048 > /proc/sys/vm/nr_hugepages（分配 2048 個 2MB 大頁） |
OOM Killer 保護(hù) | 防止關(guān)鍵進(jìn)程被殺 | echo -1000 > /proc/<PID>/oom_score_adj（值越低越不易被殺） |
3. 磁盤 I/O 調(diào)優(yōu)
場景 | 調(diào)優(yōu)策略 | 命令/配置 |
|---|---|---|
更換 I/O 調(diào)度器 | SSD 用 none/mq-deadline，HDD 用 mq-deadline | echo mq-deadline > /sys/block/sda/queue/scheduler |
調(diào)整隊列深度 | 提高并發(fā) I/O 能力（SSD 可設(shè) 256-1024） | echo 512 > /sys/block/sda/queue/nr_requests |
啟用讀寫預(yù)取 | 提升順序讀寫性能 | echo 1024 > /sys/block/sda/queue/read_ahead_kb（單位 KB） |
文件系統(tǒng)掛載優(yōu)化 | 禁用訪問時間更新、啟用寫回模式 | mount -o noatime,nodiratime,data=writeback /dev/sda1 /mnt |
4. 網(wǎng)絡(luò)調(diào)優(yōu)
場景 | 調(diào)優(yōu)策略 | 命令/配置 |
|---|---|---|
調(diào)整 TCP 緩沖區(qū) | 高帶寬或高延遲網(wǎng)絡(luò)需增大緩沖區(qū) | sysctl net.ipv4.tcp_rmem="4096 87380 16777216"（最小/默認(rèn)/最大接收緩沖區(qū)） |
啟用 BBR 擁塞算法 | 提升高丟包網(wǎng)絡(luò)吞吐量（需內(nèi)核 ≥4.9） | sysctl net.ipv4.tcp_congestion_control=bbr |
連接復(fù)用 | 減少 TIME_WAIT 連接 | sysctl net.ipv4.tcp_tw_reuse=1 |
增大連接跟蹤表 | 高并發(fā)服務(wù)器（如 NAT 網(wǎng)關(guān)） | sysctl net.netfilter.nf_conntrack_max=1000000 |
三、調(diào)優(yōu)實戰(zhàn)案例
場景：Web 服務(wù)器響應(yīng)緩慢
1.監(jiān)控診斷
top # 發(fā)現(xiàn) CPU 占用 90%，負(fù)載 15（8核機(jī)） vmstat 1 # 顯示 r（運行隊列）>10，so（Swap Out）>0 free -h # available 內(nèi)存僅 500MB（總 16GB）
結(jié)論：CPU 瓶頸 + 內(nèi)存不足導(dǎo)致 Swap。
2.調(diào)優(yōu)措施
2.1 應(yīng)用層
# 優(yōu)化 Nginx 配置（減少 worker 數(shù)） worker_processes auto; worker_connections 512; # 原值 1024
# 優(yōu)化慢 SQL（如添加索引） EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE name='Alice';
2.2 內(nèi)核層
sysctl vm.swappiness=10 # 減少 Swap sysctl net.ipv4.tcp_tw_reuse=1 # 復(fù)用 TIME_WAIT 連接
硬件：增加內(nèi)存至 32GB。
3.驗證效果
ab -n 10000 -c 100 http://localhost/ # 壓力測試 # 結(jié)果：TPS 從 200 提升至 800，響應(yīng)時間從 500ms 降至 120ms
- 安全第一：生產(chǎn)環(huán)境調(diào)優(yōu)前 務(wù)必備份，
- 單一變量：每次只修改一個參數(shù)，避免無法定位問題根源。 3
- 監(jiān)控先行：調(diào)優(yōu)后持續(xù)
sar -u 1 3600記錄 1 小時 CPU）。 4
工具選擇：
- 快速診斷：`
top/vmstat/iostat - 深度分析：
perf/eBPF（bcc-tools） - 長期
Prometheus + Grafana
五、命令速查表
目標(biāo) | 命令 | 輸出關(guān)鍵字 |
|---|---|---|
CPU 瓶頸 | mpstat -P ALL 1 | %usr > 80% 或 %iowait > 20 |
內(nèi)存不足 | free -h | available < 10% 總內(nèi)存 |
磁盤瓶頸 | iostat -dx 1 | %util > 80% 或 `awaitawait > 20ms |
網(wǎng)絡(luò)丟包 | sar -n DEV 1 | rxerr/s > 0 或 rxdrop/s > 0 |
高負(fù)載進(jìn)程 | ps aux --sort=-%cpu | head -10 | 第一列高 CPU 進(jìn) |
Swap 使用 | vmstat 1 | si 或 so 持 |
六、Linux內(nèi)核版本優(yōu)化
linux內(nèi)核優(yōu)化
- 升級內(nèi)核
rpm -ivh kernel-3.10...rpm
- 查看內(nèi)核模塊
/lib/modules
- uname -r 查看內(nèi)核版本
3.10.0-957.el7.x86_64
內(nèi)核版本號由3部分組成
- 3.10.0-957
- 主版本號
- 次版本號：次版本號決定該內(nèi)核是穩(wěn)定版本還是開發(fā)版本 偶數(shù)穩(wěn)定版本 奇數(shù) 開發(fā)版本
- 末版本號（修訂版本號）
查詢模塊
lsmod |grep xfs modinfo xfs
- 加載模塊
modprobe ext4
- 卸載模塊
modprobe -r ext4
- 開啟IP轉(zhuǎn)發(fā)
vim /etc/sysctl.conf net.ipv4.ip_forward = 1 sysctl -p /etc/sysctl.conf
- 開啟禁ping
vim /etc/sysctl.conf net.ipv4.icmp_echo_ignore_all = 1 sysctl -p /etc/sysctl.conf
總結(jié)
以上為個人經(jīng)驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。
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