Linux系统性能监控与资源管理-优快云博客

1 系统监视和进程控制工具—top和free
1） op命令的功能：top命令是Linux下常用的性能分析工具,能够实时显示系统中各个进程的资源占用状况,类似于Windows的任务管理器。
2) 使用top命令列出系统状态时，系统默认每5秒刷新一下屏幕上的显示结果。

2 第一行是任务队列信息
1）12:38:33 ：当前时间
2）up 50days ：系统运行时间，格式为时:分
3）1 user ：当前登录用户数
4）load average: 0.06, 0.60, 0.48 ：系统负载。三个数值分别为 1分钟、5分钟、15分钟前到现在的平均值。

2 第二、三行为进程和CPU的信息
1）Tasks: 29 total：进程总数
2）1 running：正在运行的进程数
3）28 sleeping ：睡眠的进程数
4）0 stopped：停止的进程数
5）0 zombie：僵尸进程数
6）Cpu(s): 0.3% us：用户空间占用CPU百分比
7）1.0% sy：内核空间占用CPU百分比
8）0.0% ni：用户进程空间内改变过优先级的进程占用CPU百分比
9）98.7% id：空闲CPU百分比
10）0.0% wa：等待输入输出的CPU时间百分比
11）0.0% hi：硬件中断占用CPU时间的百分比
12）0.0% si：软件中断占用CPU时间的百分比

3 第四五行为内存信息。
在这里插入图片描述

4 进程信息

在这里插入图片描述

cpu利用率与load average

cpu是用来干活的，按照这个层面去理解，每个码农都是一个cpu

cpu利用率：上一天班的时间是8个小时，而码农敲代码的时间为2个小时，2/8=0.25 ,25%就是码农在一天的时间内的利用率（正常情况，cpu利用率<70%）

cpu负载：公司在一分钟内为某个码农安排了3个任务，而1分钟内该码农能做6个任务，那么该码农一分钟内的负载为0.5

如果公司在5分钟内为某个码农安排了100个任务，而5分钟内该码农只能做50个任务，那么该码农5分钟内的负载为2.0，即超负荷运转

cpu负载<=1:能正常应付

         cpu负载>1:超负荷运转

如果有4核，相当于将100个任务交给4个码农去干，如果每个码农的负载都是100%，那么整体的cpu负载达到4.0则是很正常的现象

         多核cpu， load average 应该 <= cpu核数 * 0.7

为何要有1分钟，5分钟，15分钟三种cpu负载？

其实之所以要给出3个值，就是希望我们能结合起来看。或者说希望展示一个动态的图表式的数据，比如最近一分钟显示负载120%。而最近5分钟和15分钟显示负载为50%。可能你不用太过担心。但是如果你发现系统的负载一直维持在120%以上，就必须要提高硬件配置了。

cpu利用率和cpu负载过高，都是不好的现象，但是也有可能出现，低利用率，高负载的情况：

为一个码农分配了100个项目，毫无疑问，该码农的负载是很高的，但是码农在具体去做一个项目时，可能会碰到需要购买机器，或者查询资料等耗费时间的问题，真正动手写代码的时间可能很短，而这段时间才是码农真正为公司干活的时间，如果每个项目都有类似这种问题，那么100个项目加到一起，码农真正工作的时间也不会太多，这就造成了低利用率。

在两种情况下会导致一个进程在逻辑上不能运行，

1. 进程挂起是自身原因，遇到I/O阻塞，便要让出CPU让其他进程去执行，这样保证CPU一直在工作

2. 与进程无关，是操作系统层面，可能会因为一个进程占用时间过多，或者优先级等原因，而调用其他的进程去使用CPU。

因而一个进程有三种状态
在这里插入图片描述

掌握free命令的功能：显示内存的使用状态。(下图centos6中查看效果，用二维数组代表FO即free output)

从操作系统的角度：

物理内存FO[2][1]=24677460KB
　物理内存被使用的内存FO[2][2]=23276064KB
　可以用内存F[2][3]=1401396KB
　等式：FO[2][1] = FO[2][2] + FO[2][3]

共享内存F[2][4]=0,表示几个进程共享的内存（数据共享）
　　F[2][5]=870540表示已经分配但是还未使用的buffers大小
　　F[2][6]=12084008表示已经分配但是还未使用的buffers大小

buffer和cache的解释：
A buffer is something that has yet to be “written” to disk.
A cache is something that has been “read” from the disk and stored for later use.

也就是说buffer是用于存放要输出到disk（块设备）的数据的，而cache是存放从disk上读出的数据。这二者是为了提高IO性能的，并由OS管理。

Linux和其他成熟的操作系统（例如windows），为了提高IO read的性能，总是要多cache一些数据，这也就是为什么FO[2][6]
（cached memory）比较大，而FO[2][3]比较小的原因。我们可以做一个简单的测试

1）释放掉被系统cache占用的数据；
echo 3>/proc/sys/vm/drop_caches
2）读一个大文件，并记录时间；
3）关闭该文件；
4）重读这个大文件，并记录时间；

第二次读应该比第一次快很多。

free输出的第二行是从一个应用程序的角度看系统内存的使用情况。

对于FO[3][2]，即-buffers/cache，表示一个应用程序认为系统被用掉多少内存；
对于FO[3][3]，即+buffers/cache，表示一个应用程序认为系统还有多少内存；

因为被系统cache和buffer占用的内存可以被快速回收，所以通常FO[3][3]比FO[2][3]会大很多。

这里还用两个等式：

FO[3][2] = FO[2][2] - FO[2][5] - FO[2][6]
FO[3][3] = FO[2][3] + FO[2][5] + FO[2][6]

free命令的所有输出值都是从/proc/meminfo中读出的。

4 掌握free命令的功能：显示内存的使用状态。

http://www.linuxatemyram.com/提到使用free命令查看Linux系统使用内存时，used一项会把当前cache的大小也会加进去，这样会造成free这一栏显示的内存特别少：

$ free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 1504 1491 13 0 855 869
Swap: 2047 6 2041

可是实际上，cache根据应用程序的需要是可以回收利用的，因此free这一栏并不能真实地表现有多少“可以使用”的内存。实际系统可用内存应该以available数据为准。

linuxatemyram所提到的free命令也许是比较老的版本，我尝试了RHEL 7.2，Ubuntu 16.04和Arch Linux这3个Linux发行版，均没有出现used包含cache的情况：

$ free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 64325 47437 3150 1860 13737 14373

另外，从man free命令中也可以得到，目前计算used的值是要减掉free和buff/cache的：

used Used memory (calculated as total – free – buffers – cache)

可以使用-w命令行选项得到buff和cache各自使用的数量：

$ free -wm
total used free shared buffers cache available
Mem: 64325 48287 2476 1859 1430 12131 13524

需要注意的是，free表示的是当前完全没有被程序使用的内存；而cache在有需要时，是可以被释放出来以供其它进程使用的（当然，并不是所有cache都可以释放，比如当前被用作ramfs的内存）。而available才真正表明系统目前可以提供给应用程序使用的内存。/proc/meminfo从3.14内核版本开始提供MemAvailable的值；在2.6.27~3.14版本之间，是free程序自己计算available的值；早于2.6.27版本，available的值则同free一样。