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Linux常见性能与瓶颈等维护监控工具合集

内存、磁盘、cpu瓶颈监控以及各类性能检测工具大合集

基础

top 不多说 (我更喜欢htop有时候)

ps 进程信息

free 系统内存整体使用率

ldd 动态链接信息

nm 二进制符号表信息

objdump 不多说

readelf 不多说

sysstat工具介绍

sysstat主要作用是观察服务负载,比如cpu\内存的占用率,网络的使用率以及磁盘写入和读取的速度等。。。

sudo apt install sysstat

sysstat工具包含

  1. iostat工具提供cpu使用率以及硬盘吞吐效率
  2. mpstat提供单个或多个处理器相关数据
  3. pidstat 关于运行中的进程 任务 cpu 内存统计等信息
  4. sar工具负责收集,报告并存储系统活跃信息(我感觉这个比较厉害)

sar

常见问题:

sar -u 回显说明

主要看下面两条:

若iowait过高表示存在I/O 瓶颈,即磁盘I/O无法满足业务需求

若idle过低持续低于10,表示cpu使用率比较严重,最需要解决的资源是cpu,需要结合内存使用情况判断cpu是否瓶颈,若idle过高但系统响应慢,有可能是cpu等待分配内存,此时应加大内存容量

  • %user 用户模式下消耗的CPU时间的比例;
  • %nice 通过nice改变了进程调度优先级的进程,在用户模式下消耗的CPU时间的比例
  • %system 系统模式下消耗的CPU时间的比例;
  • %iowait CPU等待磁盘I/O导致空闲状态消耗的时间比例;(即cpu等待io的百分比)
  • %steal 利用Xen等操作系统虚拟化技术,等待其它虚拟CPU计算占用的时间比例;
  • %idle CPU空闲时间比例;

如果想要看实时的10条,可以使用sar -u ALL 1 10

sar -I 3 1 统计某个硬中断频率

可以用来看是否有异常的硬终端频率。

比如硬盘中断过高有时候是内存炸了,swap过度。一直在硬盘中断。

(Q:swap一般什么时候满了? A:网络卡了发不出信息塞满缓存,一直在交换。。。或者空间碎片过多不连续导致卡爆,可能造成重启事故)

系统瓶颈判断方法:

除了常见的top和free

1-怀疑cpu存在瓶颈

可用两个指令查看:

sar -u

sar -q

2-怀疑内存存在瓶颈可用

sar -B

sar -r

sar -w

3-怀疑I/O存在瓶颈,可用

sar -b

sar -u

sar -d

pidstat

查看cpu的使用情况,每秒统计一次

  • 查看进程的线程运行在那个cpu上,随便找了一个进程为例:
  • pidstat -u -p 587990 -t

查看内存使用情况,每秒统计一次 统计三次

pidstat -r -p 587990 1 3

  • RSS 物理内存
  • VSZ 虚拟内存
  • majflt/s 大缺页次数,需要读磁盘
  • minflt/s 小缺页次数,需要读内存

mpstat

linux cpu实时监控,每秒显示一次cpu使用状态(类似top)

mpstat -P ALL 1

perf

系统性能分析工具,返回cpu正在执行的函数名以及调用栈。

perf能做什么

  • 提供各种角度的系统性能分析,cpu/内存 磁盘 网络等等
  • 定位性能异常,辅助性能优化

需要掌握的部分

  • 性能数据收集
    • perf stat
    • perf recordf
  • 火焰图的生成
    • 基于perf生成的svg图片,用于展示cpu调用栈

strace

跟踪系统调用与信号(syscall等。。)

比如跟踪一号进程(init)

sudo strace -p 1

统计系统函数调用次数:

查看系统调用的时间

sudo strace -p 1 -t 精确到秒 -tt精确到微妙

strace能做的事情

  1. 判断线程是否卡死
  2. 观察耗时操作有哪些
  3. 观察加载了那些动态库
  4. 观察打开了那些文件

lsof

查看进程打开文件信息,查看某个文件是否被打开

  • lsof | grep deleted 处理磁盘已满但是找不到对应大文件的问题。 一种方法是kill相应进程,或者停掉这个文件的应用,让os自动回收磁盘空间。

dmesg【注意 只最近1小时的信息!!!!!!!

  • 查看内核日志,内核日志也会被syslogd同步转储,转储位置取决于syslogd启动参数。
  • 可以根据dmesg查询指定进程ID是否被系统杀掉 dmesg | grep 进程id
  • 注意 只最近1小时的信息!!!!!!!
  • 比如linux的oom机制,某个进程占用很大的内存,会导致进程被kill了。。。。cat /var/log/messages | grep Kill是否查到了 Out of memory: Kill process、可以结合more less grep tail查看

/proc

通过虚拟文件(内核数据结构可视化接口)获得内核信息,主要有:

  1. 进程信息
  2. 内存资源信息
  3. 磁盘分区信息(proc只读,/sys 可以读写)

利用gdb查看死锁问题

gdb attach查看死锁问题

结论:锁的范围一定要控制好,在复杂的嵌套逻辑中更加需要谨慎。

再调策过程中,碰到线程不运转的情况,猜测线程已经死锁僵死了,

定位思路1:

  1. 构造线程,gdb attach $(pid)进入线程
  2. info threads直接查看线程堆栈,查看是否有线程一直在等待锁。
  3. thread $(gdb id)查看线程堆栈

定位思路2:

  1. top 查看要调试的进程id
  2. gdb pstack pid进入trace模式
  3. thread apply all bt查看所有线程的 back trace信息;
  4. 查看所有等待锁的线程,找到最早的一个线程,在代码中找到对应的位置,对应锁的函数,具体锁在哪个线程。
  5. thread 定位锁线程id bt查看bt信息
  6. 使用f7进入然后 p lockName查看锁被哪个线程所拥有

taskset

busybox工具中的命令,可以将进程放到指定的cpu核上运行,绑核(亲和力)。

pstree

进程树父子关系

netstat

监控tcp/ip网络。显示路由表,实际网络连接和每一个网络接口设备的状态信息。

netstat -tunlp用于显示tcp udp 的端口和进程的相关情况

netstat -tunlp | grep 端口号

vmstat

属于sysstat包,可以展示给定时间间隔的服务器的状态值(CPU使用率,内存使用,虚拟内存交换情况)

相比top,可以看到整个机器的cpu 内存 io使用情况,而不是各个进程的cpu 内存使用率。

pidof

快速找到应用的pid,相当于 ps -ef | grep

lscpu

不解释

valgrind

用于linux程序的内存调试和代码剖析

用于内存泄漏检测调试。(申请释放不匹配,二次释放,使用释放后内存,使用未初始化内存)

iotop

类似top ,更方便监控进程对磁盘读取情况

sudo apt install iotop

iostat

对系统的磁盘操作活动进行监视(监视网卡、cpu、tty、磁盘的io负载情况)

clockdiff

测算设备间系统时间差

fuser

显示所有正在使用指定的file,file system或者sockets的进程信息。

linux情况下,当用umount卸载挂载点会遇到device is busy提示,用fuser就可以查到谁在使用这个资源。当然使用umount -lf [挂载点] 也可以强制卸载

假设无法卸载的设备为/dev/sdb1

  1. 运行下面命令查看xx用户xx进程正在占用这个设备 fuser -m -v /dev/sdb12
  2. 运行命令沙了对应进程 fuser -m -v -k /dev/sdb1 或者fuser -m -v -k -i /dev/sdb1这个会在杀掉进程前进行确认!
  3. 重新umount

查看哪些程序使用tcp的80端口:

fuser -n tcp 80或者fuser -v -n tcp 80或者fuser -v 80/tcp

dd

用指定大小块拷贝文件,拷贝同时进行指定的转换(用于备份)

uptime

系统运行了多长时间。。。。查看多少个用户连接。。。以及平均负载值

Reference

嵌入式无人驾驶系统进阶与调测(本文主要参考)

https://www.bilibili.com/video/BV1MA4y1S7zu/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click

sar —— Linux 上最为全面的系统性能分析工具之一

https://shockerli.net/post/linux-tool-sar/

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