Linux系统性能分析

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这篇教程的目的是向大家介绍一些免费的系统性能分析工具（命令），使用这些工具可以监控系统资源使用情况，便于发现性能瓶颈。

系统的整体性能取决于各种资源的平衡，类似木桶理论，某种资源的耗尽会严重阻碍系统的性能。

Linux中需要监控的资源主要有 CPU、主存（内存）、硬盘空间、I/O时间、网络时间、应用程序等。

影响系统性能的主要因素有：

因素	说明
用户态CPU	CPU在用户态运行用户程序所花费的时间，包括库调用，但是不包括内核花费的时间。
内核态CPU	CPU在内核态运行系统服务所花费的时间。所有的 I/O 操作都需要调用系统服务，程序员可以通过阻塞 I/O 传输来影响这部分的时间。
I/O 时间和网络时间	响应 I/O 请求、处理网络连接所花费的时间。
内存	切换上下文和交换数据（虚拟内存页导入和导出）花费的时间。
应用程序	程序等待运行的时间——CPU正在运行其他程序，等待切换到当前程序。

说明：一般认为用户态CPU和内核态CPU花费的时间小于70%时是良好状态。

下面的命令可以用来监控系统性能并作出相应调整：

命令	说明
nice	启动程序时指定进程优先级。
renice	调整现有进程的优先级。
netstat	显示各种网络相关信息，包括网络连接情况、路由表、接口状态(Interface Statistics)、masquerade 连接、多播成员 (Multicast Memberships)等。实际上，netstat 用于显示与IP、TCP、UDP和ICMP协议相关的统计数据，一般用于检验本机各端口的网络连接情况。
time	检测一个命令运行时间以及资源（CPU、内存、I/O等）使用情况。
uptime	查看系统负载情况。
ps	查看系统中进程的资源使用情况（瞬时状态，不是动态监控）。
vmstat	报告虚拟内存使用情况。
gprof	精确分析程序的性能，能给出函数调用时间、调用次数、调用关系等。
top	实时监控系统中各个进程资源的资源使用情况。

常用命令组合：

vmstat、sar、mpstat检测是否存在CPU瓶颈；

vmstat、free检测是否存在内存瓶颈；

iostat检测是否存在磁盘I/O瓶颈；

netstat检测是否存在网络I/O瓶颈。