系统资源与性能
CPU
基本概念
中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）是计算机的主要设备之一，其功能是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。
- 物理核：可以真实看到的CPU核，有独立的电路元件以及L1、L2缓存，可以独立地执行指令。一个CPU可以有多个物理核。
- 逻辑核：在同一个物理核内，逻辑层面上存在的核。一般一个物理核对应一个线程，但是如果开启了超线程，当超线程数量为n时，一个物理核可以分成n个逻辑核。
可以通过lscpu命令查看服务器中有多少个CPU，每个CPU中有几个物理核，以及每个CPU有几个逻辑核。
常用CPU性能分析工具
- uptime：可用于打印系统平均负载，通过查看最后三个数字，可以判断平均负载的变化趋势。
平均负载大于CPU数量时表示CPU不足以服务线程，部分线程在等待；平均负载小于CPU数量，代表当前还有余量。
- vmstat：可以动态地了解系统资源的使用情况，以及查看系统中是哪一个环节最占用系统资源。
通过vmstat -h命令可以查看命令详解参数。
例如：
#使用vmstat进行监测，每隔1秒刷新一次
vmstat 1
在命令的输出信息中，各字段所代表的含义如下：
| 字段 | 含义 |
|---|---|
| procs | 进程信息字段。 |
| memory | 内存信息字段。 |
| swap | 交换分区信息字段。 |
| io | 磁盘读/写信息字段。 |
| system | 系统信息字段。 |
| cpu | CPU信息字段-us：非内核进程消耗 CPU 运算时间的百分比。-sy：内核进程消耗 CPU 运算时间的百分比。-id：空闲。-wa：等待 I/O 所消耗的 CPU 百分比。-st：被虚拟机所盗用的 CPU 百分比。 |
- sar：可用于分析系统性能，可以用来观察当前的活动以及配置，用以归档和报告历史统计信息。
例如：
# 安装sysstat
yum install -y sysstat
# 查看系统CPU的整体负载情况，每3秒统计一次，共统计5次
sar -u 3 5
在命令的输出信息中，各字段所代表的含义如下：
| 字段 | 含义 |
|---|---|
| %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。 |
| %steal | 利用操作系统等虚拟化技术，等待其他虚拟CPU计算占用的时间比例。 |
| %idle | CPU空闲时间比例。 |
- ps：可用于查看正在运行的进程。
# 查看系统中所有的进程，以及查看进程的父进程的 PID 和进程优先级
ps -le
# 查看当前shell产生的进程
ps -l
- top：可以动态地持续监听进程的运行状态，显示最消耗CPU的进程。
top
内存
基本概念
内存是计算机的重要组成部件，用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬件等外部存储器交换的数据。特别地，非统一内存访问架构（non-uniform memory access，简称NUMA）是一种为多处理器的电脑设计的内存架构，内存访问时间取决于内存相对于处理器的位置。在NUMA下，处理器访问本地内存的速度比非本地内存速度（内存位于另一个处理器，或者是处理器之间共享的内存）快。
常用内存分析工具/方式
- free：可用于显示系统内存状态。
例如：
# 显示系统内存状态，以MB单位显示
free -m
回显信息如下：
[root@openEuler ~]# free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 2633 436 324 23 2072 2196
Swap: 4043 0 4043
在命令的输出信息中，各字段所代表的含义如下：
| 标识 | 含义 |
|---|---|
| total | 总内存数。 |
| used | 已经使用的内存数。 |
| free | 空闲的内存数。 |
| shared | 多个进程共享的内存总数。 |
| buff/cache | 缓冲和缓存内存总数。 |
| available | 估计有多少内存可用于启动新应用程序，而不交换。 |
- vmstat：可以动态地监控系统内存，查看系统内存的使用情况。
例如：
# 监测系统内存，显示活跃和非活跃内存
vmstat -a
回显信息如下：
[root@openEuler ~]# vmstat -a
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
r b swpd free inact active si so bi bo in cs us sy id wa st
2 0 520 331980 1584728 470332 0 0 0 2 15 19 0 0 100 0 0
在命令的输出信息中，与内存相关的memory字段所代表的含义如下：
| 字段 | 含义 |
|---|---|
| memory | 内存信息字段。-swpd：虚拟内存的使用情况，单位为 KB。-free：空闲的内存容量，单位为 KB。-inact：非活跃的内存容量，单位为 KB。-active：活跃的内存容量，单位为 KB。 |
- sar：可用于监控系统的内存使用情况。
例如：
# 系统内存在采样时间内的使用情况，每2秒统计一次，统计 3 次
sar -r 2 3
回显信息如下：
[root@openEuler ~]# sar -r 2 3
04:02:09 PM kbmemfree kbavail kbmemused %memused kbbuffers kbcached kbcommit %commit kbactive kbinact kb
dirty
04:02:11 PM 332180 2249308 189420 7.02 142172 1764312 787948 11.52 470404 1584924
36
04:02:13 PM 332148 2249276 189452 7.03 142172 1764312 787948 11.52 470404 1584924
36
04:02:15 PM 332148 2249276 189452 7.03 142172 1764312 787948 11.52 470404 1584924
36
Average: 332159 2249287 189441 7.03 142172 1764312 787948 11.52 470404 1584924
36
在命令的输出信息中，各字段所代表的含义如下：
| 字段 | 含义 |
|---|---|
| kbmemfree | 内存的未使用空间。 |
| kbmemused | 内存的已使用空间。 |
| %memused | 已使用空间的百分比。 |
| kbbuffers | 缓冲区的数据存取量。 |
| kbcached | 系统全域的数据存取量。 |
- numactl：可用于查看NUMA节点配置和状态。
例如：
# 查看当前的NUMA配置
numactl -H
回显信息如下：
[root@openEuler ~]# numactl -H
available: 1 nodes (0)
node 0 cpus: 0 1 2 3
node 0 size: 2633 MB
node 0 free: 322 MB
node distances:
node 0
0: 10
服务器共划分为1个NUMA节点。每个节点包含4个CPU core，每个节点的内存大小约为6GB。
同时，该命令还给出了不同节点间的距离，距离越远，跨NUMA内存访问的延时越大。应用程序运行时应减少跨NUMA访问内存。
numastat：可用于观察各个NUMA节点的状态
# 观察NUMA节点的状态
numastat
[root@openEuler ~]# numastat
node0
numa_hit 5386186
numa_miss 0
numa_foreign 0
interleave_hit 17483
local_node 5386186
other_node 0
numastat命令输出字段及其含义如下：
| 标识 | 含义 |
|---|---|
| numa_hit | 节点内CPU核访问本地内存的次数。 |
| numa_miss | 节点内核访问其他节点内存的次数。 |
| numa_foreign | 初始分配在本地，最后分配在其他节点的叶数量。每个numa_foreign对应numa_miss事件。 |
| interleave_hit | interleave策略页成功分配到这个节点。 |
| local_node | 该节点的进程成功在这个节点上分配内存访问的大小。 |
| other_node | 该节点的进程在其他节点上分配的内存访问大小。 |
I/O
基本概念
I/O表示输入（Input）/输出（Output），输入指系统接收信号或数据的操作，输出指从系统发出信号或数据的操作。对于CPU 和主存储器的组合，任何信息传入或传出 CPU/内存组合，就会被认为是 I/O。
常用I/O性能分析工具
- iostat：可以汇报所有在线磁盘的统计信息。
例如：
# 详细显示磁盘信息，以KB为单位显示，以100秒为周期统计（命令本身不会主动停止，需要执行Ctrl+C手动停止）
iostat -d -k -x 100
# 详细显示磁盘信息，以KB为单位显示，以1秒为周期统计，总共统计100s
iostat -d -k -x 1 100
在命令的输出信息中，各字段所代表的含义如下：
| 字段 | 含义 |
|---|---|
| Device | 监测设备名称。 |
| r/s | 设备每秒完成的读取请求数（合并后）。 |
| rKB/s | 每秒从磁盘读取KB数。 |
| rrqm/s | 每秒合并放入请求队列的读操作数。 |
| %rrqm | 读取请求在发送到设备之前合并在一起的百分比。 |
| r_await | 每个读请求耗费的平均时间。 |
| rareq-sz | 向设备发出的读取请求的平均大小（以KB为单位）。 |
| w/s | 设备每秒完成的写入请求数（合并后）。 |
| wKB/s | 每秒写入磁盘KB数。 |
| wrqm/s | 每秒合并放入请求队列的写操作数。 |
| %wrqm | 写入请求在发送到设备之前合并在一起的百分比。 |
| w_await | 每个写请求耗费的平均时间。 |
| wareq-sz | 向设备发出的写入请求的平均大小（以KB为单位）。 |
| d/s | 设备每秒完成的丢弃请求数。 |
| dKB/s | 每秒为设备丢弃的扇区（KB）数。 |
| drqm/s | 每秒合并到设备排队的丢弃请求数。 |
| %drqm | 丢弃请求在发送到设备之前合并在一起的百分比。 |
| d_await | 向要服务的设备发出丢弃请求的平均时间。 |
| dareq-sz | 向设备发出的丢弃请求的平均大小（以KB为单位）。 |
| f/s | 设备每秒完成的刷新请求数（合并后）。 |
| f_await | 向要服务的设备发出的刷新请求的平均时间。 |
| aqu-sz | 向设备发出的请求的平均队列长度。 |
| %util | 用于I/O操作时间的百分比，即使用率。 |
- sar：可用于查看系统磁盘的读写性能。
例如：
# 显示系统所有硬盘设备在采样时间内的使用状态，每3秒统计一次，统计5次
sar -d 3 5
在命令的输出信息中，各字段所代表的含义如下：
| 标识 | 含义 |
|---|---|
| tps | 每秒向物理设备发出的传输总数。 |
| rKB/s | 每秒从设备读取的KB数。 |
| wKB/s | 每秒写入设备的KB数。 |
| dKB/s | 设备每秒丢弃的KB数。 |
| areq-sz | 向设备发出的I/O请求的平均大小（KB）。 |
| aqu-sz | 向设备发出的请求的平均队列长度。 |
| await | 向要服务的设备发出的I/O请求的平均时间。 |
| %util | 向设备发出I/O请求的已用时间百分比（设备的带宽利用率）。 |
- vmstat
# 使用vmstat进行监测，报告磁盘相关统计信息
vmstat -d
在命令的输出信息中，各字段所代表的含义如下：
| 字段 | 含义 |
|---|---|
| reads | -total：已成功完成的读取总数。-merged：分组读取（导致一次I/O）。-sectors：扇区读取成功。-ms：读取花费的毫秒数。 |
| writes | -total：已成功完成的写入总数。-merged：分组写入（导致一次I/O）。-sectors：写入成功的扇区。-ms：写入所花费的毫秒数。 |
| IO | 磁盘读/写信息字段。-bi：从块设备中读入的数据的总量，单位是块。-bo：写到块设备的数据的总量，单位是块。 |
文档捉虫
