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top是最常用的查看系統資源使用情況的工具，包括CPU、內存等等資源。

這裏主要關注CPU資源。

load average取自/proc/loadavg。

9.53 9.12 8.37 3/889 28165

前三個數字是1、5、15分鐘內進程隊列中平均進程數，包括正在運行的進程+準備好等待運行的進程。

第四個數字分子表示正在運行的進程數，分母是進程總數。

最後一個數字是最近運行的進程ID號。

其中top取的是/proc/loadavg的前三個數。

打開top，可以指定更新的週期。

輸入H，打開隱藏的線程；輸入1，可以顯示單核CPU使用情況。

top -H -b -d 1 -n 200 > top.txt，每個1秒統計一次，共200次，顯示線程細節，並保存到top.txt中。

top採樣來源你還依賴於/proc/stat和/proc//stat兩個，這兩個的詳細介紹參考：/proc/stat[1]和/proc//stat[2]。

其中CPU信息對應的含義如下：

us：user，統計nice小於等於0的用戶空間進程，也即優先級爲100~120。ni：nice，統計nice大於0的用戶空間進程，也即優先級爲121~139。sys：system，統計內核態運行時間，不包括中斷。id：idle，幾系統處於空閒態。wa：iowait，統計io等待時間。hi：hardware interrupt，統計硬件中斷時間。si：software interrupt，統計軟中斷時間。st：steal

《系統級性能分析工具perf的介紹與使用[3]》有關於perf使用的詳細介紹，這裏重點關注CPU佔用率。

通過sudo perf top -s comm，可以查看當前系統運行進程佔比。

這裏不像top一樣區分idle、system、user，這裏的佔比是各個進程在總運行時間裏面佔比。

通過sudo perf record記錄採樣信息，然後通過sudo perf report -s comm。

sar是System Activity Report的意思，可以用於實時觀察當前系統活動，也可以生成歷史記錄的報告。

要使用sar需要安裝sudo apt install sysstat，然後對sysstat進行配置。

sar用於記錄統計信息，ksar[4]用於將記錄的信息圖形化輸出。

ksar下載地址在：https://github.com/vlsi/ksar/releases。

# 將 ENABLED=“false“ 改爲ENABLED=“true“$ sudo gedit /etc/default/sysstat# 修改sar的週期等配置$ sudo gedit /etc/cron.d/sysstat# 重啓sar服務$ sudo /etc/init.d/sysstat restart# sar log存放目錄$ ls -l /var/log/sysstat/

使用sar記錄開機到目前的統計信息到文件sar.txt。

LC_ALL=C sar -A > sar.txt

PS：這裏直接使用sar -A，在ksar中無法正常顯示。

如下執行java -jar ksar.jar，然後Data->Load from text file...選擇保存的sar.txt文件。

得到如下的圖表。

還可以通過sar記錄一段時間的信息，指定採樣週期和採樣次數。

這些命令前加上LC_ALL=C之後保存到文件中，都可以在ksar中圖形化顯示。

sar 1 100所有cpu合一的統計信息sar -P ALL 1 100--------包括cpu合一以及單個cpu的統計信息sar -B 1 100paging統計信息sar -b 1 100塊設備IO統計信息sar -d 1 100塊設備活動統計信息sar -F 1 100掛載的文件系統統計信息sar -r ALL 顯示詳細的內存使用統計信息sar -S 顯示swap空間使用情況統計信息sar -w 顯示進程創建以及進程切換統計信息sar -W顯示swap換入換出統計信息。

更詳細請參考

•《How To Create sar Graphs With kSar To Identifying Linux Bottlenecks[5]》

•《Collect and report Linux System Activity Information with sar[6]》。

mpstat是Multiprocessor Statistics。當沒有參數時，mpstat顯示系統系統以來所有信息平均值。

常見用法如下，-P ALL監控所有CPU，細節顯示特定CPU；10表示每10秒監控一次；20表示監控20次。

$ mpstat -P ALL 10 20

結果如下：

usr表示用戶空間進程，nice表示nice值大於0的用戶空間進程。

sys是內核空間，iowait是I/O等待時間，irq是硬中斷，soft是軟中斷，idle是空閒時間，guest和gnice都是虛擬機時間。

uptime是一個簡單獲取系統總共運行多長時間，以及最近1分鐘、5分鐘、15分鐘的平均負載。

uptime通過/proc/uptime和/proc/loadavg獲取相關信息。

up前是當前系統時間，up後是系統運行時長。

load average後是1分鐘、5分鐘、15分鐘平均負載。

11:15:41 up 82 days, 20:34, 8 users, load average: 0.28, 0.40, 0.43

vmstat主要用於監控系統內存使用情況的工具，但是也包含一些CPU相關信息。

使用方法vmstat 5 5表示運行5次，每次5秒。結果如下：

procs memory ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st1 0 472576 228688 559092 1061756 0 0 9 39 1 0 8 4 87 0 01 0 472576 228184 559100 1061756 0 0 0 13 1532 3395 10 6 84 0 01 0 472576 229308 559100 1061616 0 0 0 0 1446 3449 10 5 85 0 00 0 472576 229592 559108 1061616 0 0 0 6 1419 3474 10 5 85 0 01 0 472576 229804 559108 1061616 0 0 0 0 1446 3439 10 5 85 0 0

上面的參數可以分爲6大部分：進程、內存、swap、io、中斷和進程切換、cpu。

更加詳細的解釋：

參考文檔：《Linux Performance Measurements using vmstat[7]》

pidstat首次運行時顯示自系統啓動開始的各項統計信息，之後運行pidstat將顯示自上次運行該命令以後的統計信息。用戶可以通過指定統計的次數和時間來獲得所需的統計信息。

# 顯示所有的進程統計信息，包括idle進程。pidstat -p ALL# 更加詳細的顯示了線程統計信息。pidstat -p ALL -t# 週期採樣和採樣次數pidstat [option] interval [count]

除此之外還可以通過-p獲取指定進程的統計信息。

pidstat還可以通過-r獲取內存使用統計信息，通過-d獲取IO使用統計信息。

pidstat -p ALL -r結果如下：

15時18分21秒 UID PID minflt/s majflt/s VSZ RSS %MEM Command15時18分21秒 0 1 0.02 0.00 185316 3028 0.08 systemd15時18分21秒 0 2 0.00 0.00 0 0 0.00 kthreadd15時18分21秒 0 4 0.00 0.00 0 0 0.00 kworker/0:0H15時18分21秒 0 6 0.00 0.00 0 0 0.00 mm_percpu_wq15時18分21秒 0 7 0.00 0.00 0 0 0.00 ksoftirqd/015時18分21秒 0 8 0.00 0.00 0 0 0.00 rcu_sched

minflt/s: 每秒次缺頁錯誤次數(minor page faults)，次缺頁錯誤次數意即虛擬內存地址映射成物理內存地址產生的page fault次數。

majflt/s: 每秒主缺頁錯誤次數(major page faults)，當虛擬內存地址映射成物理內存地址時，相應的page在swap中，這樣的page fault爲major page fault，一般在內存使用緊張時產生。

VSZ: 該進程使用的虛擬內存(以kB爲單位)。

RSS: 該進程使用的物理內存(以kB爲單位)。

%MEM: 該進程使用內存的百分比。

Command: 拉起進程對應的命令。

pidstat -p ALL -d結果如下：

15時20分40秒 UID PID kB_rd/s kB_wr/s kB_ccwr/s iodelay Command15時20分40秒 0 1 -1.00 -1.00 -1.00 243523129 systemd15時20分40秒 0 2 -1.00 -1.00 -1.00 0 kthreadd15時20分40秒 0 4 -1.00 -1.00 -1.00 0 kworker/0:0H15時20分40秒 0 6 -1.00 -1.00 -1.00 0 mm_percpu_wq15時20分40秒 0 7 -1.00 -1.00 -1.00 714512328679 ksoftirqd/015時20分40秒 0 8 -1.00 -1.00 -1.00 417757303594 rcu_sched

kB_rd/s: 每秒進程從磁盤讀取的數據量(以kB爲單位)。

kB_wr/s: 每秒進程向磁盤寫的數據量(以kB爲單位)。

kB_ccwr/s：每秒進程被取消向磁盤寫的數據量(以kB爲單位)。

Command:：拉起進程對應的命令。

time命令可以被用於統計指定程序的CPU耗時。

比如time cksum nomachine_6.0.80_1.exe得到如下結果。

2401940638 32606752 nomachine_6.0.80_1.exe# 整個操作總耗時,0.263-0.094-0.011=0.158是IO等待耗時。real 0m0.263s# 用戶態耗時user 0m0.094s# 內核態耗時sys 0m0.011s2401940638 32606752 nomachine_6.0.80_1.exe# 第二次執行就可以看出等待IO操作的時間基本上沒有了。real 0m0.098suser 0m0.097ssys 0m0.000s

通過sudo apt install cpustat安裝，cpustat -T -D -x結果如下。

# 顯示Load Avg信息和平均頻率等Load Avg 0.66 0.54 0.49, Freq Avg. 1.46 GHz, 4 CPUs online# 進程切換次數、硬中斷、軟中斷等等統計信息。# CPU佔用率、用戶空間和內核空間佔用率等。3791.1 Ctxt/s, 1709.9 IRQ/s, 1800.0 softIRQ/s, 0.0 new tasks/s, 1 running, 0 blocked%CPU %USR %SYS PID S CPU Time Task25.74 25.74 0.00 11435 R 3 2.29w /usr/bin/python315.84 15.84 0.00 9445 S 0 1.49w /usr/lib/xorg/Xorg10.89 9.90 0.99 2722 S 1 1.05w compiz7.92 0.00 7.92 32352 S 2 16.60s [kworker/2:1]0.99 0.00 0.99 32397 R 1 0.01s cpustat0.99 0.99 0.00 11046 S 2 16.20h compiz0.99 0.99 0.00 1317 S 0 8.76h /usr/NX/bin/nxnode.bin0.99 0.00 0.99 10293 S 1 1.24m [kworker/1:2]64.36 53.47 10.89 TotalLoad Avg 0.66 0.54 0.49, Freq Avg. 1.75 GHz, 4 CPUs online2834.8 Ctxt/s, 1190.9 IRQ/s, 1183.3 softIRQ/s, 0.0 new tasks/s, 4 running, 0 blocked%CPU %USR %SYS PID S CPU Time Task25.76 25.76 0.00 11435 R 3 2.29w /usr/bin/python318.18 18.18 0.00 9445 S 0 1.49w /usr/lib/xorg/Xorg7.58 7.58 0.00 2722 S 1 1.05w compiz6.06 0.00 6.06 32352 S 2 16.64s [kworker/2:1]1.52 0.00 1.52 32397 R 1 0.02s cpustat1.52 0.00 1.52 8 S 0 3.00h [rcu_sched]1.52 0.00 1.52 18409 S 0 1.16m update-notifier62.12 51.52 10.61 TotalDistribution of CPU utilisation (per Task):% CPU Utilisation Count (%)0.00 - 1.97 706 98.881.97 - 3.94 0 0.003.94 - 5.91 0 0.005.91 - 7.88 2 0.287.88 - 9.85 0 0.009.85 - 11.82 0 0.0011.82 - 13.79 1 0.1413.79 - 15.76 0 0.0015.76 - 17.73 1 0.1417.73 - 19.70 1 0.1419.70 - 21.67 0 0.0021.67 - 23.64 0 0.0023.64 - 25.61 2 0.2825.61 - 27.57 0 0.0027.58 - 29.54 0 0.0029.55 - 31.51 0 0.0031.52 - 33.48 0 0.0033.48 - 35.45 0 0.0035.45 - 37.42 0 0.0037.42 - 39.39 1 0.14Distribution of CPU utilisation (per CPU):各CPU佔用率，分用戶空間和內核空間。CPU# USR% SYS%0 17.37 1.201 8.98 2.402 0.60 7.193 25.75 0.00

htop和top的功能類似，但是可讀性比top更好。在界面按下F5，可以看到進程裏面的線程，樹形結構表示了父子關係。

atop是一個監控系統資源和進程的工具。它通過CPU使用率來對列表中的進程進行降序排列，而每一個進程則包含了CPU、內存、磁盤和網絡狀態等信息。它的功能與top和htop類似。

glances是一個由python編寫的，與Nmon功能類似的報告工具，它能夠報告統計cpu、內存、網絡、磁盤和進程。除了報告統計，glances不支持任何其他特性或功能。當程序運行時點擊“h”可以顯示幫助頁面。

Nmon是一個非常容易使用，能夠在一個屏幕上監視CPU、內存、網絡、磁盤使用狀況和進程列表的工具。除了無法管理進程和修改報告顯示，Nmon與那些只用於報告的報告工具完全一樣。另外，它可以將數據保存到電子表格文件。

Performance Co-Pilot，簡稱PCP，是一個系統性能和分析框架。它從多個主機整理數據並實時的分析，幫你識別不正常的表現模式。它也提供API讓你設計自己的監控和報告解決方案。

安裝pcp相關工具。

$ sudo apt install pcp pcp-gui

File->Open View選擇需要打開的視圖，比如CPU、Disk、Memory等。

collectl是一款非常優秀並且有着豐富的命令行功能的實用程序，你可以用它來採集描述當前系統狀態的性能數據。

不同於大多數其它的系統監控工具，collectl 並非僅侷限於有限的系統度量，相反，它可以收集許多不同類型系統資源的相關信息，如 cpu 、disk、memory 、network 、sockets 、 tcp 、inodes 、infiniband 、 lustre 、memory、nfs、processes、quadrics、slabs和buddyinfo等。

同時collectl還可以替代常用工具，比如top、vmstat、ps、iotop等。

安裝collectl：

sudo apt-get install collectl

collectl的使用很簡單，默認collectl顯示cpu、磁盤、網絡信息。

collectl還可以顯示更多的子系統信息，如果選項存在對應的大寫選項，大寫選項表示更細節的設備統計信息。

b – buddy info (內存碎片)c – 所有CPU的合一統計信息；C - 單個CPU的統計信息。d – 整個文件系統Disk合一統計信息；C - 單個磁盤的統計信息。f – NFS V3 Datai – Inode and File Systemj – 顯示每個CPU的Interrupts觸發情況；J - 顯示每個中斷詳細觸發情況。l – Lustrem – 顯示整個系統Memory使用情況；M - 按node顯示內存使用情況。n – 顯示整個系統的Networks使用情況；N - 分網卡顯示網絡使用情況。s – Socketst – TCPx – Interconnecty – 對系統所有Slabs (系統對象緩存)使用統計信息；Y - 每個slab使用的詳細信息。

collectl --all顯示所有子系統的統計信息，包括cpu、終端、內存、磁盤、網絡、TCP、socket、文件系統、NFS。

collectl --top可以代替top命令：

collectl --vmstat可以代替vmstat命令：

collectl -c1 -sZ -i:1可以代替ps命令。

collectl和一些處理分析數據工具(比如colmux、colgui、colplot)結合能提供可視化圖形。

colplot是collectl工具集的一部分，其將collectl收集的數據在瀏覽器中圖形化展示。

colplot的介紹(http://collectl-utils.sourceforge.net/colplot.html)，相關源碼可以再collectl-utils]下載：https://sourceforge.net/projects/collectl-utils/files/

解壓下載的colplot之後，sudo ./INSTALL安裝colplot。

安裝之後重啓apache服務：

$suod systemctl reload apache2$ sudo systemctl restart apache2

在瀏覽器中輸入http://127.0.0.1/colplot/，即可使用colplot。

通過Change Dir選擇存放經過collectl -P保存的數據，然後設置Plot細節、顯示那些子系統、plot大小等等。

最後Generate Plot查看結果。

參考文檔：《Collectl: Linux 性能監控的全能冠軍[8]》、

[1] /proc/stat: https://www.cnblogs.com/arnoldlu/p/9187775.html#system_proc_stat
[2] /proc//stat: https://www.cnblogs.com/arnoldlu/p/9187775.html#process_proc_stat
[3] 系統級性能分析工具perf的介紹與使用:
[4] ksar:
[5] How To Create sar Graphs With kSar To Identifying Linux Bottlenecks:
[6] Collect and report Linux System Activity Information with sar:
[7] Linux Performance Measurements using vmstat:
[8] Collectl: Linux 性能監控的全能冠軍:
[9] Collectl Documentation:
[10] Collectl Examples - An Awesome Performance Analysis Tool in Linux: