Linux性能测试工具

Linux系统出现问题时，我们不仅需要查看系统日志信息，而且还要使用大量的性能监测工具来判断究竟是哪一部分（内存、CPU、硬盘……）出了问题。在Linux系统中，所有的运行参数保存在虚拟目录/proc中，换句话说，我们使用的性能监控工具取到的数据值实际上就是源自于这个目录，当涉及到系统高估时，我们就可以修改/proc目录中的相关参数了，当然有些是不能乱改的。下面就让我们了解一下这些常用的性能监控工具。

工具	功能描述
uptime	系统平均负载率
dmesg	硬件/系统信息
top	进程进行状态
iostat	CPU和磁盘平均使用率
vmstat	系统运行状态
sar	实时收集系统使用状态
KDE System Guard	图形监控工具
free	内存使用率
traffic-vis	网络监控（只有SUSE有）
pmap	进程内存占用率
strace	追踪程序运行状态
ulimit	系统资源使用限制
mpstat	多处理器使用率

1、uptime

uptime命令用于查看服务器运行了多长时间以及有多少个用户登录，快速获知服务器的负荷情况。
uptime的输出包含一项内容是load average，显示了最近1，5，15分钟的负荷情况。它的值代表等待CPU处理的进程数，如果CPU没有时间处理这些进程，load average值会升高；反之则会降低。

load average的最佳值是1，说明每个进程都可以马上处理并且没有CPU cycles被丢失。对于单CPU的机器，1或者2是可以接受的值；对于多路CPU的机器，load average值可能在8到10之间。

也可以使用uptime命令来判断网络性能。例如，某个网络应用性能很低，通过运行uptime查看服务器的负荷是否很高，如果不是，那么问题应该是网络方面造成的。

以下是uptime的运行实例：

9:24am up 19:06, 1 user, load average: 0.00, 0.00, 0.00

也可以查看/proc/loadavg和/proc/uptime两个文件，注意不能编辑/proc中的文件，要用cat等命令来查看，如：

liyawei:~ # cat /proc/loadavg

0.00 0.00 0.00 1/55 5505



2、dmesg
dmesg命令主要用来显示内核信息。使用dmesg可以有效诊断机器硬件故障或者添加硬件出现的问题。

另外，使用dmesg可以确定您的服务器安装了那些硬件。每次系统重启，系统都会检查所有硬件并将信息记录下来。执行/bin/dmesg命令可以查看该记录。

dmesg输入实例：

ReiserFS: hda6: checking transaction log (hda6)

ReiserFS: hda6: Using r5 hash to sort names

Adding 1044184k swap on /dev/hda5. Priority:-1 extents:1 across:1044184k

parport_pc: VIA 686A/8231 detected

parport_pc: probing current configuration

parport_pc: Current parallel port base: 0x378

parport0: PC-style at 0x378 (0x778), irq 7, using FIFO [PCSPP,TRISTATE,COMPAT,ECP]

parport_pc: VIA parallel port: io=0x378, irq=7

lp0: using parport0 (interrupt-driven).

e100: Intel(R) PRO/100 Network Driver, 3.5.10-k2-NAPI

e100: Copyright(c) 1999-2005 Intel Corporation

ACPI: PCI Interrupt 0000:00:0d.0[A] -> GSI 17 (level, low) -> IRQ 169

e100: eth0: e100_probe: addr 0xd8042000, irq 169, MAC addr 00:02:55:1E:35:91

usbcore: registered new driver usbfs

usbcore: registered new driver hub

hdc: ATAPI 48X CD-ROM drive, 128kB Cache, UDMA(33)

Uniform CD-ROM driver Revision: 3.20

USB Universal Host Controller Interface driver v2.3

3、top
top命令显示处理器的活动状况。缺省情况下，显示占用CPU最多的任务，并且每隔5秒钟做一次刷新。

Process priority的数值决定了CPU处理进程的顺序。LIUNX内核会根据需要调整该数值的大小。nice value局限于priority。priority的值不能低于nice value（nice value值越低，优先级越高）。您不可以直接修改Process priority的值，但是可以通过调整nice level值来间接地改变Process priority值，然而这一方法并不是所有时候都可用。如果某个进程运行异常的慢，可以通过降低nice level为该进程分配更多的CPU。

Linux 支持的 nice levels 由19 (优先级低)到-20 (优先级高)，缺省值为0。

执行/bin/ps命令可以查看到当前进程的情况。



4、iostat
iostat由Red Hat Enterprise Linux AS发布。同时iostat也是Sysstat的一部分，可以下载到，网址是http://perso.wanadoo.fr/sebastien.godard/

执行iostat命令可以从系统启动之后的CPU平均时间，类似于uptime。除此之外，iostat还对创建一个服务器磁盘子系统的活动报告。该报告包含两部分：CPU使用情况和磁盘使用情况。

iostat显示实例：

avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle

0.16 0.01 0.03 0.10 0.00 99.71
Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn

hda 0.31 4.65 4.12 327796 290832
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle

1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 100.00
Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn

hda 0.00 0.00 0.00 0 0
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 99.01
Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn

hda 0.00 0.00 0.00 0 0

CPU占用情况包括四块内容

%user：显示user level (applications)时，CPU的占用情况。

%nice：显示user level在nice priority时，CPU的占用情况。

%sys:显示system level (kernel)时，CPU的占用情况。

%idle: 显示CPU空闲时间所占比例。
磁盘使用报告分成以下几个部分：

Device: 块设备的名字

tps: 该设备每秒I/O传输的次数。多个I/O请求可以组合为一个，每个I/O请求传输的字节数不同，因此可以将多个I/O请求合并为一个。

Blk_read/s, Blk_wrtn/s: 表示从该设备每秒读写的数据块数量。块的大小可以不同，如1024, 2048 或 4048字节，这取决于partition的大小。
例如，执行下列命令获得设备/dev/sda1 的数据块大小：

dumpe2fs -h /dev/sda1 |grep -F "Block size"
输出结果如下

dumpe2fs 1.34 (25-Jul-2003)

Block size: 1024
Blk_read, Blk_wrtn: 指示自从系统启动之后数据块读/写的合计数。

也可以查看这几个文件/proc/stat，/proc/partitions，/proc/diskstats的内容。

5、vmstat
vmstat提供了processes, memory, paging, block I/O, traps和CPU的活动状况

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- -----cpu------

r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st

1 0 0 513072 52324 162404 0 0 2 2 261 32 0 0 100 0 0

0 0 0 513072 52324 162404 0 0 0 0 271 43 0 0 100 0 0

0 0 0 513072 52324 162404 0 0 0 0 255 27 0 0 100 0 0

0 0 0 513072 52324 162404 0 0 0 28 275 51 0 0 97 3 0

0 0 0 513072 52324 162404 0 0 0 0 255 21 0 0 100 0 0

各输出列的含义：

Process

– r: The number of processes waiting for runtime.

– b: The number of processes in uninterruptable sleep.

Memory

– swpd: The amount of virtual memory used (KB).

– free: The amount of idle memory (KB).

– buff: The amount of memory used as buffers (KB).

Swap

– si: Amount of memory swapped from the disk (KBps).

– so: Amount of memory swapped to the disk (KBps).

IO

– bi: Blocks sent to a block device (blocks/s).

– bo: Blocks received from a block device (blocks/s).

System

– in: The number of interrupts per second, including the clock.

– cs: The number of context switches per second.

CPU (these are percentages of total CPU time)

- us: Time spent running non-kernel code (user time, including nice time).

– sy: Time spent running kernel code (system time).

– id: Time spent idle. Prior to Linux 2.5.41, this included IO-wait time.

– wa: Time spent waiting for IO. Prior to Linux 2.5.41, this appeared as zero.

6、sar
sar是Red Hat Enterprise Linux AS发行的一个工具，同时也是Sysstat工具集的命令之一，可以从以下网址下载：http://perso.wanadoo.fr/sebastien.godard/

sar用于收集、报告或者保存系统活动信息。sar由三个应用组成：sar显示数据、sar1和sar2用于收集和保存数据。

使用sar1和sar2，系统能够配置成自动抓取信息和日志，以备分析使用。配置举例：在/etc/crontab中添加如下几行内容

同样的，你也可以在命令行方式下使用sar运行实时报告。如图所示：

从收集的信息中，可以得到详细的CPU使用情况(%user, %nice, %system, %idle)、内存页面调度、网络I/O、进程活动、块设备活动、以及interrupts/second

liyawei:~ # sar -u 3 10

Linux 2.6.16.21-0.8-default (liyawei) 05/31/07
10:17:16 CPU %user %nice %system %iowait %idle

10:17:19 all 0.00 0.00 0.00 0.00 100.00

10:17:22 all 0.00 0.00 0.00 0.33 99.67

10:17:25 all 0.00 0.00 0.00 0.00 100.00

10:17:28 all 0.00 0.00 0.00 0.00 100.00

10:17:31 all 0.00 0.00 0.00 0.00 100.00

10:17:34 all 0.00 0.00 0.00 0.00 100.00

7、KDE System Guard
KDE System Guard (KSysguard) 是KDE图形方式的任务管理和性能监视工具。监视本地及远程客户端/服务器架构体系的中的主机。

8、free
/bin/free命令显示所有空闲的和使用的内存数量，包括swap。同时也包含内核使用的缓存。

total used free shared buffers cached

Mem: 776492 263480 513012 0 52332 162504

-/+ buffers/cache: 48644 727848

Swap: 1044184 0 1044184

9、Traffic-vis
Traffic-vis是一套测定哪些主机在IP网进行通信、通信的目标主机以及传输的数据量。并输出纯文本、HTML或者GIF格式的报告。
注：Traffic-vis仅仅适用于SUSE LINUX ENTERPRISE SERVER。
如下命令用来收集网口eth0的信息：

traffic-collector -i eth0 -s /root/output_traffic-collector

可以使用killall命令来控制该进程。如果要将报告写入磁盘，可使用如下命令：

killall -9 traffic-collector

要停止对信息的收集，执行如下命令：killall -9 traffic-collector
注意，不要忘记执行最后一条命令，否则会因为内存占用而影响性能。
可以根据packets, bytes, TCP连接数对输出进行排序，根据每项的总数或者收/发的数量进行。

例如根据主机上packets的收/发数量排序，执行命令：

traffic-sort -i output_traffic-collector -o output_traffic-sort -Hp
如要生成HTML格式的报告，显示传输的字节数，packets的记录、全部TCP连接请求和网络中每台服务器的信息，请运行命令：

traffic-tohtml -i output_traffic-sort -o output_traffic-tohtml.html

如要生成GIF格式（600X600）的报告，请运行命令：

traffic-togif -i output_traffic-sort -o output_traffic-togif.gif -x 600 -y 600
GIF格式的报告可以方便地发现网络广播，查看哪台主机在TCP网络中使用IPX/SPX协议并隔离网络，需要记住的是，IPX是基于广播包的协议。如果我们需要查明例如网卡故障或重复IP的问题，需要使用特殊的工具。例如SUSE LINUX Enterprise Server自带的Ethereal。

技巧和提示：使用管道，可以只需执行一条命令来产生报告。如生成HTML的报告，执行命令：

cat output_traffic-collector | traffic-sort -Hp | traffic-tohtml -o output_traffic-tohtml.html

如要生成GIF文件，执行命令：

cat output_traffic-collector | traffic-sort -Hp | traffic-togif -o output_traffic-togif.gif -x 600 -y 600

10、pmap
pmap可以报告某个或多个进程的内存使用情况。使用pmap判断主机中哪个进程因占用过多内存导致内存瓶颈。

pmap <pid>
liyawei:~ # pmap 1

1: init

START SIZE RSS DIRTY PERM MAPPING

08048000 484K 244K 0K r-xp /sbin/init

080c1000 4K 4K 4K rw-p /sbin/init

080c2000 144K 24K 24K rw-p [heap]

bfb5b000 84K 12K 12K rw-p [stack]

ffffe000 4K 0K 0K ---p [vdso]

Total: 720K 284K 40K
232K writable-private, 488K readonly-private, and 0K shared

11、strace
strace截取和记录系统进程调用，以及进程收到的信号。是一个非常有效的检测、指导和调试工具。系统管理员可以通过该命令容易地解决程序问题。

使用该命令需要指明进程的ID(PID)，例如：

strace -p <pid>

# strace –p 2582

rt_sigprocmask(SIG_SETMASK, [], NULL, 8) = 0

read(7, "/"///"///////"///////////////"////////////////////////"..., 16384) = 321

write(3, "}H/331q/37/275$/271/t/311M/304$/317~)R9/330Oj/304/257/327"..., 360) = 360

select(8, [3 4 7], [3], NULL, NULL) = 2 (in [7], out [3])

rt_sigprocmask(SIG_BLOCK, [CHLD], [], 8) = 0

rt_sigprocmask(SIG_SETMASK, [], NULL, 8) = 0

read(7, "/"///"///////"///////////////"////////////////////////"..., 16384) = 323

write(3, "/204/303/27$/35/206///306VL/370/5R/200/226/2/320^/253/253"..., 360) = 360

select(8, [3 4 7], [3], NULL, NULL) = 2 (in [7], out [3])

rt_sigprocmask(SIG_BLOCK, [CHLD], [], 8) = 0

rt_sigprocmask(SIG_SETMASK, [], NULL, 8) = 0

read(7, "/"///"///////"///////////////"////////////////////////"..., 16384) = 323

write(3, "/243/207/204/277Cw/0162/2ju=/205/'L/352?0J/256I/376/32"..., 360) = 360

select(8, [3 4 7], [3], NULL, NULL) = 2 (in [7], out [3])

rt_sigprocmask(SIG_BLOCK, [CHLD], [], 8) = 0

rt_sigprocmask(SIG_SETMASK, [], NULL, 8) = 0

read(7, "/"///"///////"///////////////"////////////////////////"..., 16384) = 320

write(3, "6/270S/3i/310/334/301/253!ys/324/'/234%/356/305/26/233"..., 360) = 360

select(8, [3 4 7], [3], NULL, NULL) = 2 (in [7], out [3])

rt_sigprocmask(SIG_BLOCK, [CHLD], [], 8) = 0

rt_sigprocmask(SIG_SETMASK, [], NULL, 8) = 0

12、ulimit
ulimit内置在bash shell中，用来提供对shell和进程可用资源的控制

liyawei:~ # ulimit -a

core file size (blocks, -c) 0

data seg size (kbytes, -d) unlimited

file size (blocks, -f) unlimited

pending signals (-i) 6143

max locked memory (kbytes, -l) 32

max memory size (kbytes, -m) unlimited

open files (-n) 1024

pipe size (512 bytes, -p) 8

POSIX message queues (bytes, -q) 819200

stack size (kbytes, -s) 8192

cpu time (seconds, -t) unlimited

max user processes (-u) 6143

virtual memory (kbytes, -v) unlimited

file locks (-x) unlimited

-H和-S选项指明所给资源的软硬限制。如果超过了软限制，系统管理员会收到警告信息。硬限制指在用户收到超过文件句炳限制的错误信息之前，可以达到的最大值。

例如可以设置对文件句炳的硬限制：ulimit -Hn 4096

例如可以设置对文件句炳的软限制：ulimit -Sn 1024

查看软硬值，执行如下命令：

ulimit -Hn

ulimit -Sn

例如限制Oracle用户. 在/etc/security/limits.conf输入以下行:

soft nofile 4096

hard nofile 10240

对于Red Hat Enterprise Linux AS，确定文件/etc/pam.d/system-auth包含如下行

session required /lib/security/$ISA/pam_limits.so

对于SUSE LINUX Enterprise Server，确定文件/etc/pam.d/login 和/etc/pam.d/sshd包含如下行：

session required pam_limits.so

这一行使这些限制生效。

13、mpstat
mpstat是Sysstat工具集的一部分，下载地址是http://perso.wanadoo.fr/sebastien.godard/

mpstat用于报告多路CPU主机的每颗CPU活动情况，以及整个主机的CPU情况。

例如，下边的命令可以隔2秒报告一次处理器的活动情况，执行3次

mpstat 2 3

liyawei:~ # mpstat 2 3

Linux 2.6.16.21-0.8-default (liyawei) 05/31/07
10:23:03 CPU %user %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %idle intr/s

10:23:05 all 0.50 0.00 0.00 1.99 0.00 0.00 0.00 97.51 271.64

10:23:07 all 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 100.00 261.00

10:23:09 all 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 100.00 261.50

Average: all 0.17 0.00 0.00 0.67 0.00 0.00 0.00 99.17 264.73

如下命令每隔1秒显示一次多路CPU主机的处理器活动情况，执行3次

mpstat -P ALL 1 3

liyawei:~ # mpstat -P ALL 1 10

Linux 2.6.16.21-0.8-default (liyawei) 05/31/07
10:23:31 CPU %user %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %idle intr/s

10:23:32 all 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 100.00 273.00

10:23:32 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 100.00 272.00

10:23:33 all 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 100.00 254.00

10:23:33 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 100.00 254.00

10:23:34 all 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 100.00 271.00

10:23:34 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 100.00 271.00

10:23:35 all 0.00 0.00 0.00 1.98 0.00 0.00 0.00 98.02 254.46

10:23:35 0 0.00 0.00 0.00 1.98 0.00 0.00 0.00

98.02 254.46