Linux进阶之性能优化与监控

Linux 提供了多种工具和方法来监控系统性能并进行调优。本章将详细介绍如何使用 top、iotop、nmon 等工具监控性能，以及如何优化内存、CPU 和 I/O 性能，帮助系统保持最佳状态。

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一、系统性能监控

1、使用 top 监控系统性能

概述
top 是一个实时监控系统性能的工具，显示 CPU、内存使用率以及活跃的进程信息。

基本用法

top

主要信息：

• 第一行：系统运行时间、用户数量、系统负载。
• 第二行：任务数量和状态（运行中、睡眠中等）。
• 第三行：CPU 使用率（用户、系统、空闲）。
• 第四、五行：内存和交换分区使用情况。

常用快捷键

• q：退出。
• h：帮助。
• k：杀死进程。
• Shift+p：按 CPU 使用率排序。
• Shift+m：按内存使用率排序。

示例输出

top - 10:12:34 up 2 days,  3:45,  2 users,  load average: 0.24, 0.35, 0.45
Tasks:  98 total,   2 running,  96 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  5.2 us,  2.1 sy,  0.0 ni, 92.7 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
MiB Mem :   7984.3 total,   5123.4 free,   1874.6 used,    986.3 buff/cache
MiB Swap:   2048.0 total,   2048.0 free,      0.0 used.   5814.5 avail Mem

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2、使用 iotop 监控 I/O 性能

概述
iotop 用于监控系统的 I/O 活动，显示每个进程的 I/O 使用情况。

安装

sudo apt install iotop  # 对于 Debian/Ubuntu
sudo yum install iotop  # 对于 CentOS

用法

sudo iotop

常见选项：

• -o：仅显示有 I/O 活动的进程。
• -a：显示累积 I/O 使用。

示例输出

Total DISK READ: 5.0 K/s | Total DISK WRITE: 1.0 M/s
  TID  PRIO  USER     DISK READ  DISK WRITE  COMMAND
 1234 be/4  root        0.00 B/s    5.0 K/s  some_process
 5678 be/4  user       1.0 K/s     1.0 M/s   another_process

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3、使用 nmon 进行综合性能监控

概述
nmon 是一个交互式性能监控工具，支持监控 CPU、内存、网络、I/O 等多方面的性能。

安装

sudo apt install nmon  # 对于 Debian/Ubuntu
sudo yum install nmon  # 对于 CentOS

用法

nmon

进入后可以按快捷键查看不同模块：

• c：CPU 使用率。
• m：内存使用率。
• d：磁盘 I/O。
• n：网络使用情况。

示例
按 c 显示的 CPU 信息如下：

CPU Utilisation ---------------------------
CPU User%  Sys%  Wait%  Idle% Steal% Nice%
All  5.0   2.1   0.0    92.7   0.0   0.2

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二、性能调优

1、内存优化

优化策略

• 释放缓存内存。
• 调整交换分区的使用策略。

释放缓存

sync; echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches

调整交换分区使用
通过修改 swappiness 参数控制：

echo 10 > /proc/sys/vm/swappiness

解释：

• 值范围为 0-100，越低表示更倾向于使用物理内存，减少交换分区的使用。

2、CPU 优化

调整 CPU 优先级
使用 nice 和 renice 调整进程优先级。

启动进程时指定优先级：

nice -n 10 ./my_process

修改运行中的进程优先级：

renice 5 -p 1234  # 将 PID 为 1234 的进程优先级设置为 5

3、I/O 优化

使用 ionice 优化磁盘 I/O
ionice 用于调整进程的 I/O 优先级。

设置进程为最小 I/O 优先级：

ionice -c3 -p 5678  # 将 PID 为 5678 的进程设置为 idle

调整 I/O 调度器
Linux 提供多种 I/O 调度器（如 CFQ、deadline、noop）。

查看当前调度器：

cat /sys/block/sda/queue/scheduler

设置调度器为 deadline：

echo deadline > /sys/block/sda/queue/scheduler

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三、小结

通过本章学习，你掌握了以下内容：

1. 系统性能监控：

   • 使用 top、iotop 和 nmon 等工具实时监控系统性能。

2. 性能调优：

   • 内存优化：释放缓存、调整交换分区。
   • CPU 优化：调整优先级。
   • I/O 优化：使用 ionice 和 I/O 调度器优化磁盘性能。

通过定期监控系统性能并采取适当的调优措施，可以确保系统高效稳定运行，为应用和服务提供强大的支持。