Linux命令查看CPU、内存、IO使用情况简单介绍

1. CPU相关介绍

1.1 物理CPU

物理cpu就是计算机上实际安装的cpu，物理cpu数就是主板上实际插入的CPU数量。
在Linux上查看/proc/cpuinfo，其中的physical id就是每个物理cpu的id，有几个不同的physical id就有几个物理cpu。

# 查看物理CPU个数
grep 'physical id' /proc/cpuinfo | uniq | wc -l

1.2 物理CPU内核

每颗物理CPU可以有1个或者多个物理内核，通常每颗物理CPU的内核数都是固定的，
单核CPU就是有1个物理内核，双核CPU就是有2个物理内核。
在Linux上查看/proc/cpuinfo，其中的core id就是每颗物理CPU的物理内核id，有几个不同的core id就有几个物理内核。

总的CPU物理内核数 = 物理CPU数 * 每颗物理CPU的内核数。

# 查看每个物理CPU核心数
grep 'core id' /proc/cpuinfo | uniq | wc -l
# 或
cat /proc/cpuinfo | grep  'cpu cores' | uniq

1.3 逻辑CPU

操作系统可以使用逻辑CPU来模拟真实CPU。在没有多核处理器时，一个物理CPU只能有一个物理内核。
现在有了多核技术，一个物理CPU可以有多个物理内核，可以把一个CPU当做多个CPU使用，也就是所谓的逻辑CPU。
没有开启超线程的时，逻辑CPU的个数就是总的CPU物理内核数。
开启超线程后，逻辑CPU的个数就是总的CPU物理内核数的两倍。
在Linux查看/proc/cpuinfo/，其中的processor就是逻辑CPU,有几个processor就有几个逻辑CPU。

总的逻辑CPU数 = 总的物理CPU内核数 * 超线程数。

超线程(hyper-threading)其实就是同时多线程(simultaneous multi-theading),
是一项允许一个CPU执行多个控制流的技术， 一核当两核使用

# 查看总的逻辑CPU的个数
grep 'processor' /proc/cpuinfo | wc -l

# 查看单个物理CPU中逻辑CPU的个数
cat /proc/cpuinfo | grep 'siblings' | uniq

# 查看单个物理CPU中核数和逻辑CPU的个数
cat /proc/cpuinfo | grep -e "cpu cores" -e "siblings" | sort | uniq

# 逻辑CPU数量和型号
cat /proc/cpuinfo | grep name | cut -f2 -d: | uniq -c

1.4 几核几线程

如果计算机有一个物理CPU，且是双核的，支持超线程，那么这台计算机就是双核四线程。实际上几核几线程中的线程数就是逻辑CPU数。
对于两路四核超线程计算机，两路指计算机有2个物理CPU，每颗CPU中有4个物理内核，CPU支持超线程，
就有2 * 4 * 2 = 16个逻辑CPU，这就是通常所谓的16核计算机。

1.5 CPU设计图

2. top 查看系统负载、CPU使用情况

top

第一部分是前5行，是系统整体的统计信息；
第二部分是第8行开始的进程信息，我们从上往下逐行依次进行说明。

2.1 系统整体的统计信息

top - 09:50:21 up 1 day, 18:36,  1 user,  load average: 0.05, 0.12, 0.13
Tasks: 180 total,   1 running, 179 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.3 us,  2.4 sy,  0.0 ni, 97.3 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem :   995676 total,    72108 free,   746344 used,   177224 buff/cache
KiB Swap:  2097148 total,   379132 free,  1718016 used.    87544 avail Mem

第一行

top - 09:50:21 up 1 day, 18:36, 1 user, load average: 0.05, 0.12, 0.13

top：当前时间
up：机器运行了多长时间
users：当前登录用户数
load average：系统负载，即任务队列的平均长度。三个数值分别为 1分钟、5分钟、15分钟前到现在的平均值。

这里具体需要关注的还是load average三个数值。先来说说定义吧：在一段时间内，CPU正在处理以及等待CPU处理的进程数之和。三个数字分别代表了1分钟，5分钟，15分钟的统计值，这个数值的确能反应服务器的负载情况。但是，这个数值高了也并不能直接代表这台机器的性能有问题，可能是因为正在进行CPU密集型的计算，也有可能是因为I/O问题导致运行队列堵了。所以，当我们看到这个数值飙升的时候，还得具体问题具体分析。大家都知道，一个CPU在一个时间片里面只能运行一个进程，CPU核数的多少直接影响到这台机器在同时间能运行的进程数。所以一般来说Load Average的数值别超过这台机器的总核数，就基本没啥问题。

第二行

Tasks: 180 total, 1 running, 179 sleeping, 0 stopped, 0 zombie

Tasks：当前有多少进程
running：正在运行的进程数, 这里running越多，服务器自然压力就越大。
sleeping：正在休眠的进程数
stopped：停止的进程数
zombie：僵尸进程数

第三行

%Cpu(s): 0.3 us, 2.4 sy, 0.0 ni, 97.3 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st

us：用户空间占CPU的百分比（像shell程序、各种语言的编译器、各种应用、web服务器和各种桌面应用都算是运行在用户地址空间的进程，这些程序如果不是处于idle状态，那么绝大多数的CPU时间都是运行在用户态）
sy： 内核空间占CPU的百分比（所有进程要使用的系统资源都是由Linux内核处理的，对于操作系统的设计来说，消耗在内核态的时间应该是越少越好，在实践中有一类典型的情况会使sy变大，那就是大量的IO操作，因此在调查IO相关的问题时需要着重关注它）
ni：用户进程空间改变过优先级（ni是nice的缩写，可以通过nice值调整进程用户态的优先级，这里显示的ni表示调整过nice值的进程消耗掉的CPU时间，如果系统中没有进程被调整过nice值，那么ni就显示为0）
id： 空闲CPU占用率
wa： 等待输入输出的CPU时间百分比（和CPU的处理速度相比，磁盘IO操作是非常慢的，有很多这样的操作，比如，CPU在启动一个磁盘读写操作后，需要等待磁盘读写操作的结果。在磁盘读写操作完成前，CPU只能处于空闲状态。Linux系统在计算系统平均负载时会把CPU等待IO操作的时间也计算进去，所以在我们看到系统平均负载过高时，可以通过wa来判断系统的性能瓶颈是不是过多的IO操作造成的）
hi： 硬中断占用百分比（硬中断是硬盘、网卡等硬件设备发送给CPU的中断消息，当CPU收到中断消息后需要进行适当的处理(消耗CPU时间)。）
si：软中断占用百分比（软中断是由程序发出的中断，最终也会执行相应的处理程序，消耗CPU时间）
st：steal time

第四行

KiB Mem : 995676 total, 72108 free, 746344 used, 177224 buff/cache

total：物理内存总量
free：空闲内存量
used：使用的内存量
buffer/cache：用作内核缓存的内存量

第五行

KiB Swap: 2097148 total, 379132 free, 1718016 used. 87544 avail Mem

total：交换区内存总量
free：空闲交换区总量
used：使用的交换区总量
buffer/cache：缓冲的交换区总量

第四第五行分别是内存信息和swap信息，所有程序的运行都是在内存中进行的，所以内存的性能对与服务器来说非常重要。不过当内存的free变少的时候，其实我们并不需要太紧张。真正需要看的是Swap中的used信息。Swap分区是由硬盘提供的交换区，当物理内存不够用的时候，操作系统才会把暂时不用的数据放到Swap中。所以当这个数值变高的时候，说明内存是真的不够用了。

2.2 进程信息

   PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S %CPU %MEM     TIME+ COMMAND
 21712 root      20   0  720752   2628    596 S  0.7  0.3   1:19.50 containerd-shim
 21735 polkitd   20   0 1314948  37304    140 S  0.7  3.7   4:38.99 mysqld
 21410 root      20   0  720496   2524    656 S  0.3  0.3   1:18.03 containerd-shim
 21432 polkitd   20   0 1376352  14576      0 S  0.3  1.5   4:44.28 mysqld
 21597 polkitd   20   0 1314948   5156      0 S  0.3  0.5   4:39.84 mysqld
 42336 root      20   0  162108   2364   1572 R  0.3  0.2   0:00.77 top
     1 root      20   0  194096   4680   2624 S  0.0  0.5   0:19.29 systemd
     2 root      20   0       0      0      0 S  0.0  0.0   0:00.09 kthreadd
     4 root       0 -20       0      0      0 S  0.0  0.0   0:00.00 kworker/0:0H

PID 进程id
USER 进程所有者的用户名
PR 优先级
NI nice值，负值表示高优先级，正值表示低优先级
VIRT 进程使用的虚拟内存总量，单位kb。VIRT=SWAP+RES
RES 进程使用的、未被换出的物理内存大小，单位kb。RES=CODE+DATA
SHR 共享内存大小，单位kb
S 进程状态。D=不可中断的睡眠状态 R=运行 S=睡眠 T=跟踪/停止 Z=僵尸进程
%CPU 上次更新到现在的CPU时间占用百分比
%MEM 进程使用的物理内存百分比
TIME+ 进程使用的CPU时间总计，单位1/100秒
COMMAND 命令名/命令行

默认情况下仅显示比较重要的 PID、USER、PR、NI、VIRT、RES、SHR、S、%CPU、%MEM、TIME+、COMMAND 列，还有一些参数，例如：
PPID 父进程id
GROUP 进程所有者的组名
SWAP: 进程使用的虚拟内存中被换出的大小
CODE 可执行代码占用的物理内存大小，单位kb
DATA 可执行代码以外的部分(数据段+栈)占用的物理内存大小，单位kb
nFLT 页面错误次数
nDRT 最后一次写入到现在，被修改过的页面数。
WCHAN 若该进程在睡眠，则显示睡眠中的系统函数名
Flags 任务标志

2.3 top命令使用

top命令常用的选项参数：

选项	功能
-d	指定每两次屏幕信息刷新之间的时间间隔，如希望每秒刷新一次，则使用：top -d 1
-p	通过指定PID来仅仅监控某个进程的状态
-S	指定累计模式
-s	使top命令在安全模式中运行。这将去除交互命令所带来的潜在危险
-i	使top不显示任何闲置或者僵死的进程
-c	显示整个命令行而不只是显示命令名

top 每隔3秒显式所有进程的资源占用情况
top -d 1 每隔1秒显式所有进程的资源占用情况
top -c 每隔3秒显式进程的资源占用情况，并显示进程的命令行参数(默认只有进程名)
top -p 28820 -p 38830 每隔3秒显示pid是28820和pid是38830的两个进程的资源占用情况
top -d 2 -c -p 69358 每隔2秒显示pid是69358的进程的资源使用情况，并显式该进程启动的命令行参数

敲top后，按键盘数字“1”可以监控每个逻辑CPU的状况

敲top后，输入u，然后输入用户名，则可以查看相应的用户进程

敲top后，top命令默认以K为单位显示内存大小，我们可以通过大写字母E来切换内存信息区域的显示单位，如下按一下E切换到MB

3. lscpu 显示有关 CPU 架构的信息

参数	说明
Architecture	#架构
CPU op-mode(s)	#支持的模式
Byte Order	#字节排序的模式，常用小端模式
CPU(s)	#逻辑cpu颗数
On-line CPU(s) list	#在线的cpu数量 有故障或者过热时，某些CPU会停止运行而掉线
Thread(s) per core	#每个核心线程
Core(s) per socket	#每个cpu插槽核数/每颗物理cpu核数
CPU socket(s)	#cpu插槽数，即：物理cpu的数量
NUMA node(s)	#有几个NUMA节点
Vendor ID	#cpu厂商ID
CPU family	#厂商设定的CPU家族编号
Model	#型号
Model name	#型号名称
Stepping	#步进,可以理解为同一型号cpu的版本号
CPU MHz	#cpu主频
BogoMIPS	#估算MIPS, MIPS是每秒百万条指令
Hypervisor vendor	#虚拟化技术的提供商
Virtualization type	#cpu支持的虚拟化技术的类型
L1d cache	#一级高速缓存 dcache 用来存储数据
L1i cache	#一级高速缓存 icache 用来存储指令
L2 cache	#二级缓存
L3 cache	#三级缓存
NUMA node0 CPU(s)	0-3 //四个cpu在同一个numa节点node0上
Flags	cpu支持的技术特征

4. free 查看内存信息

# 查看内存信息
cat /proc/meminfo

显示系统使用和空闲的内存情况，包括物理内存、交互区内存(swap)和内核缓冲区内存。共享内存将被忽略。

# 查看内存信息
free -m

参数解释

参数	解释
taotal	总计物理（swap）内存的大小
used	已使用物理内存（swap）的大小
free	可用的物理内存（swap）大小
shared	多个进程共享的内存总额
buff/cache	磁盘的缓存大小
available	可以被新应用程序使用的内存大小

常用命令参数

参数	说明
-b	以Byte为单位显示内存使用情况
-k	以KB为单位显示内存使用情况
-m	以MB为单位显示内存使用情况
-g	以GB为单位显示内存使用情况
-h	以有好的方式显示内存的使用情况
-o	不显示缓冲区调节列
-s<间隔秒数>	持续观察内存使用状况
-t	显示内存总和列
-V	显示版本信息

在进行资源监控时，我们可以使用如下命令查看剩余内存大小

# 查看剩余内存大小
free -m |awk '/Mem/{print $4}'

5. iostat 查看io信息

iostat 主要用于输出磁盘IO 和 CPU的统计信息。
iostat属于sysstat软件包。可以用yum install sysstat 直接安装。

命令参数：

参数	说明
-c	显示CPU使用情况
-d	显示磁盘使用情况
-N	显示磁盘阵列(LVM) 信息
-n	显示NFS 使用情况
-k	以 KB 为单位显示
-m	以 M 为单位显示
-t	报告每秒向终端读取和写入的字符数和CPU的信息
-V	显示版本信息
-x	显示详细信息
-p	[磁盘] 显示磁盘和分区的情况

cpu属性值说明：

%user：CPU处在用户模式下的时间百分比。
%nice：CPU处在带NICE值的用户模式下的时间百分比。
%system：CPU处在系统模式下的时间百分比。
%iowait：CPU等待输入输出完成时间的百分比。
%steal：管理程序维护另一个虚拟处理器时，虚拟CPU的无意识等待时间百分比。
%idle：CPU空闲时间百分比。

备注：如果%iowait的值过高，表示硬盘存在I/O瓶颈，%idle值高，表示CPU较空闲，如果%idle值高但系统响应慢时，有可能是CPU等待分配内存，此时应加大内存容量。%idle值如果持续低于10，那么系统的CPU处理能力相对较低，表明系统中最需要解决的资源是CPU。

device:磁盘名称
tps:每秒钟发送到的I/O请求数.
Blk_read/s:每秒读取的block数.
Blk_wrtn/s:每秒写入的block数.
Blk_read:读入的block总数.
Blk_wrtn:写入的block总数.