LINUX系統(tǒng)觀(guān)察方法

部系列培之

LINUX系察方

法

集股份有限公司

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第一部分概述

第二部分CPU

第三部分內(nèi)存

第四部分程

第五部分磁

第六部分網(wǎng)

第七部分

Neusoft

概述

Neusoft

操作系的主要能

?與系的硬件行交互并其加以控制

?用程序提供運(yùn)行境

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操作系內(nèi)核構(gòu)

用戶(hù)級(jí)

1羲

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系控制的硬件

基本的硬件

?CPU

?內(nèi)存

?磁

?網(wǎng)卡

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用提供的系用

常用的系用：

?程控制（如fork,建一個(gè)程）

,文件系控制（如open,打文件）

?系控制（如time,取得系）

?內(nèi)存管理（如mlock,內(nèi)存面加）

?網(wǎng)管理（如gethostid,取主機(jī)號(hào)）

?Socket??］（如send,通socket送消息）

?用管理（如getuid,取用號(hào)）

?程通信（如shmget,取共享內(nèi)存）

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系察工具

?性能控工具

系自：vmstat、mpstat、sar、iostat、top

第三方：nmonlinuxperfctat

?跟蹤定位工具

系自：top、pstack、strace'Itrace、oprofile

第三方：systemtap、gdb

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系察三步走

?第一步：全局控

什有候系的響會(huì)慢？

?G通常是硬件源利用率和致，通nmon,linuxperfstat等全局

~控工具可以察并得出°

"Q在做性能，使用全局控工具是系察的第一步°

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系察三步走

?第二步：程

審?是占用了大量的CPU?是致磁I/O和？

’"G通常可能由某個(gè)或某些行大數(shù)據(jù)量操作的程致，通

7top,iotop等控工具可以察并得出°

"Q在做性能，使用控工具是性能控的第二步°

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系察三步走

?第三步：定位函數(shù)

程中的哪些函數(shù)致了源占用？是系用是用本身？

一般來(lái)系用很少出，大都是用用未化使用系用致，用

strace,pstack,topsys等跟蹤定位工具可以察清楚°

"Q在做性能，使用跟蹤定位工具是性能控的第三步°

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源消耗的常用

?利用率：用于量源的忙程度，通常由一段隔的平

均百分比來(lái)表示°

?和度：常是排等候源的工作的估量，可以量一段

的平均或某一特定點(diǎn)的°于不需要排的源，

和度可以由數(shù)合表示°

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系察的基本域

?CPU

?程

?內(nèi)存

?磁

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CPU的物理形

CPU物理構(gòu)可分內(nèi)核、基板、填充物、封裝以及接口五部

分，左下。右下是一個(gè)雙核CPU的例，它有兩個(gè)物理

內(nèi)核。

§A

>X

0D

^

0>

1，

一

s■。

?，

咎

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2

:

s0

0

5

7

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CPU的物理形

CPU的內(nèi)核包括：運(yùn)算器、寄存器和控制器。

?運(yùn)算器

運(yùn)算部件，可以行定點(diǎn)或?qū)｜c(diǎn)的算運(yùn)算操作、移位操作

以及操作，也可行地址的運(yùn)算和°

?寄存器

寄存器部件，包括通用寄存器、用寄存器和控制寄存器°

?控制器

控制部件，主要指令，并且出完成每條指令所要行

的各個(gè)操作的控制信號(hào)°

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CPU的工作原理

CPU的主要運(yùn)作原理，是行存于存器里的一系列指令?？煞?/p>

四個(gè)段：提取(Fetch)、解(Decode)、行(Execute)

和字向(Writeback)°

?提取

人人存器或高速?zèng)_存器中取出指令，放入指令寄存器°

?解

指令被排解有意的片斷。根據(jù)CPU的指令集架構(gòu)(ISA)定

籽數(shù)解指令°

-行一

接到各能行所需運(yùn)算的CPU部件°

?寫(xiě)回

以一定格式將行段的果的寫(xiě)回。

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CPU的性能指

CPU的性能指分兩大：硬指和指°

?里的硬指是指CPU物理形的一些性能指，如主

外、倍、一存、二存等等，所以也可以是CPU

的物理指或靜指°

-指是指CPU在操作系運(yùn)行段，隨著系運(yùn)行狀的

化而化的性能指，如用利用率、系利用率、空

率等等，所以也可以是CPU的系指或指。

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CPU的性能指

硬指

基本的物理指包括：主、外、倍、存、接口型、

內(nèi)存速度、指令集、封裝技、核心型、核心數(shù)量、

制作工等等°

性能中通常我最注的幾個(gè)硬指有:核心型，核

心數(shù)量，主，位數(shù)°

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CPU的性能指

?核心型

了便于CPU、生、售的管理，CPU制造商會(huì)各CPU核

心出相的代號(hào)，$0Intel(r)Xeon(r)CPUE5420,因不同核心型

CPU的主、存、工等物理指可能都不同，故核心型在某程

度上決定了CPU的工作性能°

?核心數(shù)量

在一個(gè)物理理器上，可以有兩個(gè)甚至更多的理器核心，如4核

CPU(即個(gè)理器上有4個(gè)理器核心)；

?主

CPU內(nèi)核的率，如2.50GHz,主和的運(yùn)算速度有一定系

，但沒(méi)有一個(gè)公式能定量二者之的系，因CPU的運(yùn)算跟其他

性能指有，但提高的主于提高CPU的運(yùn)算速度確至重要的

O

?位數(shù)

CPU一次能同寄存和理的二制］位數(shù)，與寄存器的位數(shù)。指

令集的位數(shù)與CPU位數(shù)是向上兼容的系。

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CPU的性能指

a/proc/cpuinfo

/proc/cpuinfo是取系CPU物理指的根源文件，它可以看

物理CPU的個(gè)數(shù)，每個(gè)CPU的物理核心數(shù)量，CPU的型號(hào)和主

等信息，如下：

[root(?LINUX-RH-PC-62~lttcat/proc/cpuinfo

processor：0

uendor_id：Genuinelntel

cpufamily：6

nodel：23

nodelname：Intel<R>Core<TM>2DuoCPUE?40002.80GHz

stepping：10

cpuMHz：1596.000

cachesize：3072KB

physicalid：0

siblings：2

coreid：0

cpucores：2

apicid：0

fpii:yes

￡pu-exception:yes

cpuidlevel：13

wp：yes

flags：fpuvmedepsetscnsrpaeneecx8apicsepntrrpgencacnoupatpse36elflushdtsacpinnxfxsrssesse2ssht

nsyscallnxInconstant_tscpninonitords_cplesttr>2cxl6xtprlahf-ln

bogonips:5589.68

elflushsize：64

cache_alignnent：64

addresssizes：36bitsphysical-48bitsuirtual

powermanagement：

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CPU的性能指

看物理CPU個(gè)數(shù)：cat/proc/cpuinfo|grepphysical|grepid

[rootPLINUX-RH-PC-62~]ttcat/proc/cpuinfo'grepphysicalIgrepid

physicalid：0

physicalid：0

看CPU的物理核心數(shù)量：cat/proc/cpuinfo|grep'cpucores1

[root(?LINUX-RH-PC-62北catzproc/cpuinfoIgrep,cpucores*

cpucores：2

cpucores：2

看CPU的型號(hào)和主：cat/proc/cpuinfo|grep'modelname'

[rootPLINUX-RH-PC-62catZproc/cpuinfoSgrep*modelname'

modelname：Intel<R>Core<TM>2DuoCPUE7400(?2.80GHz

modelname：Intel<R>Core<TM>2DuoCPUE7400P2.80GHz

看CPU的才旨令集位數(shù)：cat/proc/cpuinfo|grepflags|grep1Im

|wc-I

[root&LINUX-RH-PC-62cat/procZcpuinfo!grepFlagsigrep'Im'；v/c-1

2

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CPU的性能指

后xen服后看物理CPU個(gè)數(shù)將不再準(zhǔn)確，如下

[root(?BL460G7-76cat/proc/cpuinfo!grepphysical!grepid

physicalid：0

physicalid：1

physicalid：2

physicalid：3

physicalid：4

physicalid：5

physicalid：6

physicalid：7

physicalid：8________

采用1g程;技的CPU,processor會(huì)超物理CPU個(gè)數(shù)乘以4物理核心數(shù)

量，如下

[rootPBL460G7-76catZproc/cpuinfo；grepphysical!grepid

physicalid：1

physicalid：0

9

[POOt(?localhost々IMcatZproc/cpuinfoSgrepcpucores'

cpucores：4

[rootGlocalhostcat/proc/cpuinfo!grepprocessor!wc-I

16

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CPU的性能指

于linux系而言，CPU的系指主要有八個(gè)：用

（user）、低先（nice）、系（sys）、空

（idle）、磁I/O等待（iowait）、質(zhì)中斷（irq）

、中斷（softirq）、失（steal）°

CPU利用率=(user+nice+sys+iowait+irq+

softirq+steal)/位xlOO%

CPU利用率=(1-idle)/位xlOO%

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CPU的性能指

?%usr

生在用（用程序）行的CPU百分比°

?3^）nice

生在用且先nice正的CPU百分比°

,%sys

生在系（核心）行的CPU百分比°

?%idle

于空狀的CPU的百分比°

?%iowait

系中有磁I/O求CPU于等待的百分比°

?%irq

硬件起的中斷信號(hào)引起的CPU花的百分比°

,%softirq

件起的中斷信號(hào)引起的CPU花的百分比°

,%steal

管理程序另一個(gè)虛CPU提供服而等待的百分比

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CPU的性能指

/proc/stat

/proc/stat是取CPU系指的根源文件，幾乎所有于CPU

的察工具都是人人攸件取CPU的信息后再次算得出的°

stat文件中以CPU的每行的每個(gè)參數(shù)的定如下：

user：人人系后始累到當(dāng)前刻，用的CPU；

nice:隊(duì)系啟始累到當(dāng)前亥U,nice正的CPU；

sys:八人系啟始累到當(dāng)前刻，系的CPU；

idle:八人系啟始累到當(dāng)前刻，空的CPU；

iowait：八人系啟始累到當(dāng)前亥U,磁等待的CPU；

irq:八人系后步累到當(dāng)前亥U,硬中斷；

softirq:八人系一啟始累到當(dāng)前亥U,中跖;

steal:八人系啟始累到當(dāng)前亥U,管理虛CPU°

位：jiffies=0.01秒

CPU=user-Fsystem-Fnice-Hdle-Howait-i-irq45oftirq+steal

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CPU的性能指

[root(?localhostcat/proc/stat

cpu10144158972266519463242521643832338483280

cpu0289411786165916062673200750

cpul5048531182059156790566812430

cpu2190547110935916465418881270

cpu3266319719459164160538511880

cpu4165429511459167020493118530

cpu572753996745914439414835133750

cpu6196452893676759065183463011114030

cpu?1?020682459165877499411830

cpu82306350665915730613779111120

cpu92242256545916563559711570

cpul01019451432551559133628492211550

cpull1076813413948591436461087511770

cpul23312050195916744737411240

cpu13238204939591558991628812?0

cpul422350153752159091105149561254123290

cpul550950318785912087725221057180920

intr62741631359184930030320001000400000000000000000000000000000000000000000^

00000000000000000000000000000000000000000000000000000003500000

00000000000000000020876400000000000000002722000000075900000000000000033475

844000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

ctxt83923060

btine1307959683

processes183874

procs_running1

procs_blocked1

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CPU察工具

在介具體的察工具之前，首先要介一下proc文件系，因所

有的性能控工具取的性能指都是Mproc文件系取并算得出

z/O

proc文件系是一個(gè)文件系,它只存在內(nèi)存當(dāng)中，而不占用外存

空。它以文件系的方式系內(nèi)核數(shù)據(jù)的操作提供接口。用和

用程序可以通proc得到系的信息，并可以改內(nèi)核的某些參數(shù)’

由于系的信息，如程，是改的，所以用或用程序取proc

文件，proc文件系是人人系內(nèi)核出所需信息并提交的°

proc文件系包含很多文件，其中/proc/cpuinfo和/proc/stat是

CPU信息的根源文件°

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CPU察工具

ampstat

mpstat是MultiprocessorStatistics的寫(xiě)，是系控工具

在多CPUs系里，它不但能看所有CPU的平均狀況信息，而且

能看特定CPU的信息。

irootPlocalhostJUnpstat1

Linux2.6.18-238.el5(localhost.localdonain>201?1年06月21日

37分223

14Nira

&t、F5CPUzuserzmcezsysXiowaitzsoftzstealXidleintr/s

3?分2345000

rs1.

、5all0.770.000.412.190.182544.34

分0.0096.45

3rs724^40

e^、1all0.690.313.120.1295.762569.00

3rs7分2530.000.00

40日

1J

07、rrsall0.315.4993.452396.00

3?分2650.620.000.120.00

40口

07.rrs1Iall5.992404.00

37分27-0.560.000.250.060.0093.13

rsm

07、r0.940.880.313164.00

3rs7分28:all0.004.250.0093.62

0+、F531.190.0692.393616.00

3?分29aall0.001.504.3?0.500.00

Br、rr5

二

3?分30all0.870.000.8?5.060.000.310.0092.883779.00

07rr5

^10.00

31rs7分31-?all0.620.000.562.870.000.3195.632342.00

6■，

‘F513all0.810.000.754.620.000.250.0093.573039.00

37分32

14

Brrrs30.001.124.250.000.250.003604.00

3?分334all1.0093.38

37344—all0.690.000.445.740.000.120.0093.013115.00

分4

3?354—all0.750.000.625.250.000.190.0093.192492.08

分4

4

4all0.690.000.445.680.000.190.0093.003116.00

—

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CPU察工具

mpstat的-P可以指定打印具體的CPU的性能指，可

以打印隔和打印次數(shù)，所以mpstat是取CPU指并出走的

理想工具°

[rootPlocalhostJitnpstat-P81

Linux2.6.18-238.el5<localhost.localdonain>2011年06月21日

4-R252

&\t5CPUzuser>:niceNsysZiowaitZirqzsoftZstealZidleintr/s

4iS23

&*t80.000.000.000.000.000.000.00100.000.00

46^dc254

\580.000.000.000.000.000.000.00100.000.00

4DC25

B1I-5680.000.000.000.000.000.000.00100.000.00

4kon2

4.5780.000.000.000.000.000.000.00100.000.00

-R2

4BdY-2s880.000.000.000.000.000.000.00100.000.00

80.000.000.000.000.000.000.00100.000.00

4&^tC259

sD

4S30080.000.000.000.000.000.000.00100.000.00

.附3

4C30180.000.000.000.000.000.000.00100.000.00

.臚

D80.000.000.000.000.000.000.00100.000.00

4.3

4380.000.000.000.000.000.000.00100.000.00

B.+03

4380.000.000.000.000.000.000.00100.000.00

B4.-uO04

4130580.000.000.000.000.000.000.00100.000.00

B4'3<

430680.000.000.000.000.000.000.00100.000.00

430780.000.000.000.000.000.000.00100.000.00

430880.000.000.000.000.000.000.00100.000.00

430980.000.000.000.000.000.000.00100.000.00

431080.000.000.000.000.000.000.00100.000.00

80.000.000.000.000.000.000.00100.000.00

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CPU察工具

Atop

top是Linux下常用的性能分析工具，能示系中各個(gè)程

的源占用狀況，也可以全面的的示CPU源情況°

[root(?DL360-25Rtop

top-14：36：35up7days.20:28,1user.loadaverage：0.00.0.00.0.00

Tasks:199total.1running,,198sleeping，0stopped,.0zonbie

Cpu00.6zus>0.lzsy.0.0znir9?.6zidf,10.0zhi.0.0zsi.0.0zst

Cpul2.3NUS.1.0zsy.0.0zni>.91.4zid,5.2zwaf.0.0zhiM0.2zsir0.0zst

Cpu22.3NUS.0.3zsy,0.0zni?.92.3xid,5.0zwa?.0.0%hi.0.1zsi,0.0ZSt

Cpu31.6NIIS「0.？zsy,93.?zid.3.8xwa?.0.0zhi.0.lzsi-0.0ZSt

Cpu42.2ZUS,0.3zsy，88.6Nid,8.?zv/a^0.0zhi^0.1zsi?0.0ZSt

Cpu51.0ZUS>0.4zsy,0.0Zni-95.6zid,2.9Nwa,0.0Nhi.0.lzsi-0.0ZSt

Cpu61.3zus0.1zsy^96.4zid.2.2zsa,0.0zhi，0.1zsi?0.0ZSt

Cpu70.9zus,B.Tzsy,.0.0Nni.95.9zid?2.3zwa?.0.2zsir0.0ZSt

Mem：24682292ktotal,24505712kused,176580kfree,197848kbuffers

Sviap：51199112ktotal,56292kused-51142820kfree,23664412kcached

1PIDUSERPRUIRTRESSHRSzCPUzMEMTIME*COMMAND

1root15010348684576S0.00.00:01.69init

2rootRT-5000S0.00.00:00.10nigration/0

__1root3419000S0.00.00:00.00ksoftirqd/0

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CPU察工具

asar

sar也是Linux下常用的性能分析工具，sar可以示CPU、

運(yùn)行列、磁I/O、分（交E）、內(nèi)存、CPU中斷、網(wǎng)等性能

數(shù)據(jù)，其中根據(jù)程察CPU的使用情況是它的一個(gè)亮點(diǎn)°

iroot&localhostgrublitsar-x2811311000

Linux2.6.18-238.el5(localhost.localdonain>2011年06月21日

4uD46

PIDninfIt/snajfLt/szuserzsystemnsv/ap/s

4un47

281130.000.003.002.000.00

4uD48

281136.000.001.003.000.00

4MR49

450281130.000.002.002.000.00

dC70

451281130.000.002.006.000.00

un70

452281130.000.001.983.960.00

uD

453281130.000.002.004.000.00

uD

4B54281130.000.002.003.000.00

455281130.000.002.003.000.00

uD

456281130.000.003.003.000.00

uQ

281135.000.001.005.000.00

7June.2009Neusoft

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CPU察工具

＞其他察工具

系安裝包中的工具有vmstat'iostat'uptime等，它也

可以人人不同的角度察CPU信息。

第三方件中，nmon是比好的一款，它集合了之前介工具

的一些點(diǎn)并可以自出走°

linuxperstat是基于perl的一款工具，它使用CPAN中的

Sys::Statistics::Linux模,其中CPU利用率的算也是通

7proc/stat得出的°

7June.2009Neusoft

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CPU察分析案例

A本案例是網(wǎng)品的性能。其中CMS的日志子系存在死循

下面來(lái)介并分析的全程°

?首先啟linuxperfspt腳本控系全局性能，然后啟CMS日志子系

cms-log-1.0.0,啟后CPU利用率持定在12%?13%之，

將日志系停掉后CPU利用率零。

7June.2009Neusoft

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[root@BL360-24peri]#,/linuxperfetat1

Utilisation

Time%CPU%Mem%Disk%Ne

2011-03-0109:59:319.530.000.04

2011-03-0109:59:329.530.000.04

2011-03-0109:59:339.530.000.01

2011-03-0109:59:349.530.000.00

2011-03-0109:59:359.530.000.01

2011-03-0109:59:369.530.000.02

2011-03-0109:59:379.530.000.11

2011-03-0109:59:389.530.000.01

2011-03-0109:59:399.530.000.01

2011-03-0109:59:409.530.000.08

2011-03-01