Linux CPU调优工具汇总

top

得到系统实时资源使用状态，最近3s数据，可以排序
top -p：查看指定进程id的top信息，例如：
top -p 12793

top -H -p：查看指定进程id的所有线程的top信息
top -H -p 27376

strace

跟踪程序运行的情况

监控用户进程与内核进程的交互
追踪进程的系统调用、信号传递、状态变化

参数	解释
-c	统计每一系统调用的所执行的时间,次数和出错的次数等
-d	输出strace关于标准错误的调试信息
-f	跟踪由目标进程及调用所产生的子进程
-F	尝试跟踪目标调用在-f时,vfork不被跟踪
-a	设置返回值的输出位置.默认为40
-r	打印出相对时间关于每一个系统调用
-t	在每行输出的后面，显示调用花费时间
-tt	在每行输出的前面，显示调用花费毫秒级别的时间
-T	每次系统调用所花费的时间
-v	对某些相关调用，把完整的环境变量、文件stat结构打印出来
-p pid	指定要跟踪的进程pid，同时跟踪的多个pid，重复多次-p选项即可
-o filename	: 将跟踪输出写入文件名
-s	当系统调用的某个参数是字符串时，最多输出制定长度的内容，默认时32个字节
-e set	仅跟踪某些系统调用
-e open,close	仅跟踪打开/关闭系统调用
-e file	仅跟踪文件系统调用/文件操作相关的
-e process	跟踪所有涉及流程管理的系统调用
-e network	跟踪所有与网络相关的系统调用
-e signal	跟踪所有与信号相关的系统调用
-e ipc	跟踪所有与ipc相关的系统调用
-e desc	跟踪所有与文件描述符相关的系统调用
-e memory	跟踪所有与内存映射相关的系统调用
-e set	仅跟踪指定的信号子集

pstree

将所有进程以树状图显示，树状图将会以 pid (如果有指定) 或是以 init 这个基本进程为根 (root)，如果有指定使用者 id，则树状图会只显示该使用者所拥有的进程。

参数	解释
-a	显示启动每个进程对应的完整指令，包括启动进程的路径、参数等。
-c	不使用精简法显示进程信息，即显示的进程中包含子进程和父进程。
-n	根据进程 PID 号来排序输出，默认是以程序名排序输出的。
-p	显示进程的 PID。
-u	显示进程对应的用户名称。

ps

进程在整个生命周期的数据信息，展示当前进程的信息，以列表呈现

参数	解释
a	显示所有进程
-a	显示同一终端下的所有程序
-A	显示所有进程
c	显示进程的真实名称
-N	反向选择
-e	等于“-A”
e	显示环境变量
f	显示程序间的关系
-H	显示树状结构
r	显示当前终端的进程
T	显示当前终端的所有程序
u	指定用户的所有进程
-au	显示较详细的资讯
-aux	显示所有包含其他使用者的行程
-C<命令>	列出指定命令的状况
–lines<行数>	每页显示的行数
–width<字符数>	每页显示的字符数
–help	显示帮助信息
–version	显示版本显示

mpstat

mpstat的全称为Multiprocessor Statistics，是一款常用的多核CPU性能分析工具，用来实时查询每个CPU的性能指标，以及所有CPU的平均指标
mpstat [-P {|ALL}] [internal [count]]

参数	解释
-P	{ALL}
internal	相邻的两次采样的间隔时间
count	采样的次数，count只能和delay一起使用

各字段含义

参数	解释
centered 文本居中	right-aligned 文本居右
%usr	在internal时间段里，用户态占用CPU的时间(%)，不包含nice值为负的进程
%nice	在internal时间段里，nice值为负的进程占用CPU的时间(%)
%sys	在internal时间段里，内核态占用CPU的时间(%)
%iowait	在internal时间段里，等待IO占用CPU的时间(%)
%irq	在internal时间段里，硬中断占用CPU的时间(%)
%soft	在internal时间段里，软中断占用CPU的时间(%)
%guest	CPU处理虚拟进程花费的时间开销
%idle	在internal时间段里，空闲CPU的时间(%)

vmstat

vmstat主要是用来检测虚拟内存的，可以展现给定时间间隔的服务器的状态值，包括CPU使用率，内存使用率，虚拟内存交换情况，IO读写情况等。一般vmstat工具的使用是通过两个数字参数来完成的，第一个参数是采样的时间间隔数，单位是秒，第二个参数是采样的次数

参数	解释
-a	显示活跃和非活跃内存
-f	显示从系统启动至今的fork数量
-m	显示slabinfo
-s	显示内存相关统计信息及多种系统活动数量
-d	显示磁盘相关的统计信息
-S	使用指定单位显示。参数有 k 、K 、m 、M ，分别代表1000、1024、1000000、1048576字节(Byte)，默认单位为K(1024 Bytes)
delay	刷新时间间隔，如果不指定，只显示一条结果
count	刷新次数，如果不指定刷新次数，但指定了刷新时间间隔，这时刷新次数为无穷

解决CPU瓶颈的办法如下：

增加CPU个数或核数(推荐)
调整任务的执行时间，如把大任务放到系统不繁忙的时候进行，进而平衡系统的任务。
调整已有任务的优先级

通过vmstat识别CPU满负荷：

首先需要声明一点的是，vmstat中CPU的度量是百分比的。当us＋sy的值接近100的时候，表示CPU正在接近满负荷工作。但要注意的是，CPU满负荷工作并不能说明什么，Linux总是试图要CPU尽可能的繁忙，使得任务的吞吐量最大化。唯一能够确定CPU瓶颈的还是r（运行队列）的值。

通过vmstat识别内存瓶颈：

当内存的需求大于实际的物理内存时，服务器就会启动虚拟内存机制，通过虚拟内存，可以将内存段移到SWAP DISK的特殊磁盘段上，这样就会出现虚拟内存的页导入和页导出现象。页导出并不能说明出现了内存瓶颈，虚拟内存系统经常会对内存段进行页导出，但是页导入操作就表明服务器需要更多的内存了，页导入需要从SWAP DISK上将内存段复制回内存，导致服务器速度变慢。

解决内存瓶颈的办法如下：

最简单的，增加内存(推荐)
改小SGA，使得对内存的需求减少
改小PGA，使得对内存的需求减少

小结：

mpstat和vmstat命令的差别：mpstat可以显示每个CPU的统计信息，而vmstat只显示所有CPU的统计信息。因此，编写糟糕的应用程序（不使用多线程体系结构）可能会运行在一个多处理器机器上，而不使用所有处理器。从而导致一个 CPU 过载，而其他 CPU 却很空闲。通过 mpstat 可以轻松诊断这些类型的问题
vmstat中所有关于CPU的总结都适合mpstat。当您看到较低的 %idle 数字时，就知道出现了 CPU 不足的问题。当您看到较高的 %iowait 数字时，就知道在当前负载下等待IO严重

sar

可以全面地获取系统的 CPU、运行队列、磁盘读写（I/O）、分区（交换区）、内存、CPU 中断和网络等性能数据。

sar [options] [-o filename] interval [count]

-o filename：其中，filename 为文件名，此选项表示将命令结果以二进制格式存放在文件中；
interval：表示采样间隔时间，该参数必须手动设置；
count：表示采样次数，是可选参数，其默认值为 1；
options:

参数	解释
-A	显示系统所有资源设备（CPU、内存、磁盘）的运行状况。
-u	显示系统所有 CPU 在采样时间内的负载状态。
-P	显示当前系统中指定 CPU 的使用情况。
-d	显示系统所有硬盘设备在采样时间内的使用状态。
-r	显示系统内存在采样时间内的使用情况。
-b	显示缓冲区在采样时间内的使用情况。
-v	显示 inode 节点、文件和其他内核表的统计信息。
-n	显示网络运行状态，此选项后可跟 DEV（显示网络接口信息）、EDEV（显示网络错误的统计数据）、SOCK（显示套接字信息）和 FULL（等同于使用 DEV、EDEV和SOCK）等，有关更多的选项，可通过执行 man sar 命令查看。
-q	显示运行列表中的进程数、进程大小、系统平均负载等。
-R	显示进程在采样时的活动情况。
-y	显示终端设备在采样时间的活动情况。
-w	显示系统交换活动在采样时间内的状态。

pidstat

pidstat是sysstat工具的一个命令，用于监控全部或指定进程的cpu、内存、线程

pidstat [ 选项 ] [ <时间间隔> ] [ <次数> ]

参数	解释
-u	默认的参数，显示各个进程的cpu使用统计
-r	显示各个进程的内存使用统计
-d	显示各个进程的IO使用情况
-p	指定进程号
-w	显示每个进程的上下文切换情况
-t	显示选择任务的线程的统计信息外的额外信息
-V	版本号
-h	在一行上显示了所有活动，这样其他程序可以容易解析。
-I	在SMP环境，表示任务的CPU使用率/内核数量
-l	显示命令名和所有参数