Linux性能監(jiān)控的工具集和分析命令工具詳解
更新時(shí)間：2025年12月18日 14:24:07 作者：Yweir
本文主要介紹了磁盤(pán)IO性能指標(biāo),包括IOPS、吞吐量/帶寬、訪問(wèn)時(shí)延、使用率和飽和度等,并詳細(xì)介紹了iostat和iotop這兩個(gè)常用的性能監(jiān)控工具的使用方法和參數(shù)
常見(jiàn)磁盤(pán)IO性能指標(biāo)
磁盤(pán)讀寫(xiě)常見(jiàn)指標(biāo)
IOPS（Input/Output Operations per Second）
- 指每秒能處理的I/O個(gè)數(shù)，表示塊存儲(chǔ)處理讀寫(xiě)（輸出/輸入）的能力，單位為次，有順序IOPS和隨機(jī)IOPS
- 比如100次/秒，那iops就是100次/秒，例如數(shù)據(jù)庫(kù)類應(yīng)用等典型場(chǎng)景重點(diǎn)提升這個(gè)指標(biāo)，下面是阿里云盤(pán)性能
吞吐量/帶寬（Throughput）
- 是指單位時(shí)間內(nèi)可以成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)量，單位為MB/s
- 如 一個(gè)硬盤(pán)的讀寫(xiě) IO 是 1MB，硬盤(pán)的 IOPS 是 100，那么硬盤(pán)總的吞吐率就是 100MB/s
帶寬 = IOPS * IO大小
訪問(wèn)時(shí)延（Latency）
- 是指IO請(qǐng)求從發(fā)出到收到響應(yīng)的間隔時(shí)間，常以毫秒ms或者微妙us為單位
- 硬盤(pán)響應(yīng)時(shí)間 = 硬盤(pán)訪問(wèn)時(shí)間 + IO排隊(duì)延遲，過(guò)高的時(shí)延會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用性能下降或報(bào)錯(cuò)
- 普通的HDD磁盤(pán)，隨機(jī)IO讀寫(xiě)延遲是10毫秒，IO帶寬大約100MB/秒，隨機(jī)IOPS一般在100左右
使用率 Utilization
- 指磁盤(pán)處理 I/O 的時(shí)間百分比，過(guò)高的使用率 ，常規(guī)字段 Utilization-縮寫(xiě)%util 表示
- 如超過(guò) 80%意味著磁盤(pán) I/O 存在性能瓶頸
- I/O 等待隊(duì)列長(zhǎng)度 Queue Length
表示等待處理的 I/O 請(qǐng)求的數(shù)目，如果 I/O 請(qǐng)求壓力持續(xù)超出磁盤(pán)處理能力，就會(huì)增大隊(duì)列長(zhǎng)度
飽和度
- 磁盤(pán)處理 I/O 的繁忙程度，過(guò)高的飽和度說(shuō)明磁盤(pán)存在嚴(yán)重的性能瓶頸
- 當(dāng)飽和度為 100% 時(shí)，磁盤(pán)無(wú)法接受新的 I/O 請(qǐng)求
- 注意：使用率和飽和度是完全不同的
使用率只考慮有沒(méi)有IO，不考慮IO的大??；當(dāng)使用率是100%時(shí)，磁盤(pán)也可能接收新的IO請(qǐng)求
sysstat提供了Linux性能監(jiān)控的工具集
【全局命令】 iostat
- 查看系統(tǒng)綜合的磁盤(pán)IO情況 - iostat [參數(shù)] [時(shí)間] [次數(shù)] ` iostat -p ALL -h` - 參數(shù)說(shuō)明
| 參數(shù) | 說(shuō)明 |
|---|---|
| -c | 僅顯示CPU狀態(tài)統(tǒng)計(jì)信息 |
| -d | 僅顯示磁盤(pán)統(tǒng)計(jì)信息 |
| -k 或 -m | 以Kb 或 Mb為單位顯示，常用 -h 可讀性高 |
| -p | 指定顯示IO的設(shè)備，ALL表示顯示所有 |
| -x | 顯示詳細(xì)信息 |
顯示信息，iostat不能直接得到磁盤(pán)飽和度
| 字段 | 說(shuō)明 |
|---|---|
| 【重要】r/s | 每秒發(fā)送給磁盤(pán)的讀請(qǐng)求次數(shù) ， r/s+ w/s 是磁盤(pán) IOPS |
| 【重要】w/s | 每秒發(fā)送給磁盤(pán)的寫(xiě)請(qǐng)求次數(shù)，r/s+ w/s 是磁盤(pán) IOPS |
| 【重要】rkB/s | 每秒從磁盤(pán)讀取的數(shù)據(jù)量，rkB/s+wkB/s 是吞吐量 |
| 【重要】wkB/s | 每秒向磁盤(pán)寫(xiě)入的數(shù)據(jù)量，rkB/s+wkB/s 是吞吐量 |
| 【重要】r_await | 讀請(qǐng)求處理完成等待時(shí)間，包括在隊(duì)列中的等待時(shí)間和設(shè)備實(shí)際處理時(shí)間 r_await+w_await ，是RT響應(yīng)時(shí)間 |
| 【重要】w_await | 寫(xiě)請(qǐng)求處理完成等待時(shí)間，包括在隊(duì)列中的等待時(shí)間和設(shè)備實(shí)際處理時(shí)間 r_await+w_await ，是RT響應(yīng)時(shí)間 |
| 【重要】aqu-sz | 平均請(qǐng)求隊(duì)列長(zhǎng)度 |
| rareq-sz | 平均讀請(qǐng)求大小 |
| wareq-sz | 平均寫(xiě)請(qǐng)求大小 |
| 【重要】%util | 磁盤(pán)處理I/O的時(shí)間百分比，表示的是磁盤(pán)的忙碌情況；如果>80% 就是磁盤(pán)可能處于忙碌狀態(tài) 一秒中有百分之多少的時(shí)間用于I/O操作，或者說(shuō)一秒中有多少時(shí)間I/O隊(duì)列是非空的 |
多核CPU監(jiān)控的核心工具mpstat
| 參數(shù) | 說(shuō)明 | 示例 |
|---|---|---|
| -P {cpu | ALL} | 指定要監(jiān)控的CPU核心 cpu：CPU編號(hào)（從0開(kāi)始） ALL：所有CPU核心 | mpstat -P 0 監(jiān)控0號(hào)核心 mpstat -P ALL 監(jiān)控所有核心 |
| 間隔時(shí)間 | 數(shù)據(jù)采集間隔（秒） | mpstat 2 每2秒刷新一次 |
| 次數(shù) | 采集次數(shù)，不指定則持續(xù)運(yùn)行 | mpstat 2 5 每2秒采集，共5次 |
| -u | 顯示CPU利用率（默認(rèn)參數(shù)，通常省略） | mpstat -u 1 |
| 字段 | 說(shuō)明 |
|---|---|
| CPU | CPU核心編號(hào)（all表示所有核心平均值） |
| %usr | 用戶態(tài)CPU時(shí)間（運(yùn)行應(yīng)用程序代碼） |
| %nice | 低優(yōu)先級(jí)（nice值>0）用戶進(jìn)程CPU時(shí)間 |
| %sys | 內(nèi)核態(tài)CPU時(shí)間（系統(tǒng)調(diào)用、內(nèi)核線程） |
| %iowait | CPU等待I/O完成的時(shí)間（重要！>5%需關(guān)注） |
| %irq | 硬件中斷處理時(shí)間 |
| %soft | 軟中斷處理時(shí)間（網(wǎng)絡(luò)包處理、調(diào)度等） |
| %steal | 虛擬化環(huán)境中被宿主機(jī)搶占的時(shí)間（>10%表示虛擬機(jī)競(jìng)爭(zhēng)激烈） |
| %guest | 運(yùn)行虛擬CPU的時(shí)間（虛擬機(jī)客戶機(jī)） |
| %gnice | 低優(yōu)先級(jí)虛擬CPU時(shí)間 |
| %idle | CPU空閑時(shí)間（等待任務(wù)） |
進(jìn)程級(jí)資源監(jiān)控pidstat
- 語(yǔ)法與參數(shù)
pidstat [選項(xiàng)] [間隔時(shí)間] [次數(shù)]
| 類別 | 參數(shù) | 說(shuō)明 | 關(guān)鍵指標(biāo) |
|---|---|---|---|
| CPU監(jiān)控 | -u | 進(jìn)程CPU使用率（默認(rèn)選項(xiàng)） | %usr, %system, %CPU |
| 內(nèi)存監(jiān)控 | -r | 頁(yè)錯(cuò)誤與內(nèi)存使用 | minflt/s, majflt/s, VSZ, RSS, %MEM |
| I/O監(jiān)控 | -d | 磁盤(pán)I/O統(tǒng)計(jì) | kB_rd/s, kB_wr/s, kB_ccwr/s |
| 上下文切換 | -w | 進(jìn)程上下文切換 | cswch/s, nvcswch/s |
| 進(jìn)程篩選 | -p <PID> | 監(jiān)控指定進(jìn)程 | 可指定多個(gè)PID，逗號(hào)分隔 |
| -p ALL | 監(jiān)控所有進(jìn)程 | ||
| 線程監(jiān)控 | -t | 顯示線程詳細(xì)信息 | TGID（線程組ID）, TID（線程ID） |
| 命令顯示 | -l | 顯示完整命令行 | 便于識(shí)別進(jìn)程 |
| 輸出格式 | -h | 水平輸出（無(wú)換行） | 便于腳本處理 |
| 間隔控制 | 間隔 | 采樣間隔（秒） | 如 1 表示1秒 |
| 次數(shù) | 采樣次數(shù) | 如 5 表示采樣5次后退出 |
監(jiān)控所有進(jìn)程的CPU使用率，每2秒刷新
| 字段 | 說(shuō)明 |
|---|---|
| %usr | 進(jìn)程在用戶態(tài)的CPU使用率（運(yùn)行應(yīng)用程序代碼） |
| %system | 進(jìn)程在內(nèi)核態(tài)的CPU使用率（執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用） |
| %guest | 進(jìn)程在虛擬機(jī)中運(yùn)行的CPU使用率 |
| %wait | 進(jìn)程等待運(yùn)行的時(shí)間百分比（Linux 2.6.26+） |
| %CPU | 進(jìn)程總的CPU使用率 = %usr + %system + %guest |
| CPU | 進(jìn)程最后運(yùn)行的CPU核心編號(hào) |
磁盤(pán)IO常見(jiàn)指標(biāo)和分析命令工具介紹
局部命令iotop
- 查看當(dāng)前系統(tǒng)的各個(gè)進(jìn)程 使用磁盤(pán)IO的情況
- 安裝
yum install -y iotop iotop -o -d 3每3秒刷新下各個(gè)進(jìn)程磁盤(pán)IO情況
參數(shù)
| 參數(shù) | 說(shuō)明 |
|---|---|
| -o | 只顯示正在讀寫(xiě)磁盤(pán)的程序 |
| -d | 跟一個(gè)數(shù)值，表示iotop命令刷新的時(shí)間 |
| 字段 | 說(shuō)明 |
|---|---|
| Total DISK READ | 從磁盤(pán)中讀取的總速率 |
| Total DISK WRITE | 往磁盤(pán)里寫(xiě)入的總速率 |
| Actual DISK READ | 從磁盤(pán)中讀取的實(shí)際速率 |
| Actual DISK WRITE | 往磁盤(pán)里寫(xiě)入的實(shí)際速率 |
| TID | 線程ID，按 p 可以轉(zhuǎn)換成進(jìn)程ID |
| PRIO | 優(yōu)先級(jí) |
| USER | 線程所有者 |
| DISK READ | 進(jìn)程從磁盤(pán)中讀取的速率 |
| DISK WRITE | 進(jìn)程往磁盤(pán)里寫(xiě)入的速率 |
| SWAPIN | 進(jìn)程swap交換百分比 |
| IO> | IO等待所占用的百分比 |
| COMMAND | 具體的進(jìn)程命令 |
總結(jié)
- 【全局】iostat是系統(tǒng)級(jí)別的IO監(jiān)控
- 【局部】iotop是進(jìn)程級(jí)別IO監(jiān)控
以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。
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