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      Linux下常見的十幾款CPU監(jiān)控工具

      jf_TEuU2tls ? 來源：博客園 ? 2024-01-22 09:19 ? 次閱讀
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      前言

      大家好，這里是浩道Linux，主要給大家分享Linux、Python、網(wǎng)絡(luò)通信、網(wǎng)絡(luò)安全等相關(guān)的IT知識(shí)平臺(tái)。

      今天浩道跟大家分享運(yùn)維工作中，Linux下常見的十幾款CPU監(jiān)控工具，你可能只會(huì)用到其中某些，但是個(gè)人覺得作為一個(gè)資深運(yùn)維，你要知道有這些工具可以監(jiān)控CPU。

      01. top

      top是最常用的查看系統(tǒng)資源使用情況的工具，包括CPU、內(nèi)存等等資源。 這里主要關(guān)注CPU資源。

      1.1 /proc/loadavg

      load average取自/proc/loadavg。

      9.53 9.12 8.37 3/889 28165
      前三個(gè)數(shù)字是1、5、15分鐘內(nèi)進(jìn)程隊(duì)列中平均進(jìn)程數(shù)，包括正在運(yùn)行的進(jìn)程+準(zhǔn)備好等待運(yùn)行的進(jìn)程。 第四個(gè)數(shù)字分子表示正在運(yùn)行的進(jìn)程數(shù)，分母是進(jìn)程總數(shù)。 最后一個(gè)數(shù)字是最近運(yùn)行的進(jìn)程ID號(hào)。 其中top取的是/proc/loadavg的前三個(gè)數(shù)。

      1.2 top使用

      打開top，可以指定更新的周期。 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(gè)1秒統(tǒng)計(jì)一次，共200次，顯示線程細(xì)節(jié)，并保存到top.txt中。 top采樣來源你還依賴于/proc/stat和/proc//stat兩個(gè)，這兩個(gè)的詳細(xì)介紹參考：/proc/stat[1]和/proc//stat[2]。 其中CPU信息對(duì)應(yīng)的含義如下：

      us：user，統(tǒng)計(jì)nice小于等于0的用戶空間進(jìn)程，也即優(yōu)先級(jí)為100~120。
ni：nice，統(tǒng)計(jì)nice大于0的用戶空間進(jìn)程，也即優(yōu)先級(jí)為121~139。
sys：system，統(tǒng)計(jì)內(nèi)核態(tài)運(yùn)行時(shí)間，不包括中斷。
id：idle，幾系統(tǒng)處于空閑態(tài)。
wa：iowait，統(tǒng)計(jì)io等待時(shí)間。
hi：hardware interrupt，統(tǒng)計(jì)硬件中斷時(shí)間。
si：software interrupt，統(tǒng)計(jì)軟中斷時(shí)間。
st：steal

      12095c48-b8c4-11ee-8b88-92fbcf53809c.jpg

      02. perf

      《系統(tǒng)級(jí)性能分析工具perf的介紹與使用[3]》有關(guān)于perf使用的詳細(xì)介紹，這里重點(diǎn)關(guān)注CPU占用率。 通過sudo perf top -s comm，可以查看當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)程占比。 這里不像top一樣區(qū)分idle、system、user，這里的占比是各個(gè)進(jìn)程在總運(yùn)行時(shí)間里面占比。 通過sudo perf record記錄采樣信息，然后通過sudo perf report -s comm。

      121cb93c-b8c4-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

      03. sar和ksar

      sar是System Activity Report的意思，可以用于實(shí)時(shí)觀察當(dāng)前系統(tǒng)活動(dòng)，也可以生成歷史記錄的報(bào)告。 要使用sar需要安裝sudo apt install sysstat，然后對(duì)sysstat進(jìn)行配置。 sar用于記錄統(tǒng)計(jì)信息，ksar[4]用于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“ 改為ENABLED=“true“
$ sudo gedit /etc/default/sysstat


# 修改sar的周期等配置
$ sudo gedit /etc/cron.d/sysstat


# 重啟sar服務(wù)
$ sudo /etc/init.d/sysstat restart


# sar log存放目錄
$ ls -l /var/log/sysstat/
      使用sar記錄開機(jī)到目前的統(tǒng)計(jì)信息到文件sar.txt。 
      LC_ALL=C sar -A > sar.txt
      PS：這里直接使用sar -A，在ksar中無法正常顯示。 如下執(zhí)行java -jar ksar.jar，然后Data->Load from text file...選擇保存的sar.txt文件。 得到如下的圖表。

      12294300-b8c4-11ee-8b88-92fbcf53809c.jpg

      還可以通過sar記錄一段時(shí)間的信息，指定采樣周期和采樣次數(shù)。 這些命令前加上LC_ALL=C之后保存到文件中，都可以在ksar中圖形化顯示。

      sar 1 100-----------------所有cpu合一的統(tǒng)計(jì)信息
sar -P ALL 1 100--------包括cpu合一以及單個(gè)cpu的統(tǒng)計(jì)信息
sar -B 1 100---------------paging統(tǒng)計(jì)信息
sar -b 1 100---------------塊設(shè)備IO統(tǒng)計(jì)信息
sar -d 1 100---------------塊設(shè)備活動(dòng)統(tǒng)計(jì)信息
sar -F 1 100----------------掛載的文件系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)信息
sar -r ALL------------------ 顯示詳細(xì)的內(nèi)存使用統(tǒng)計(jì)信息
sar -S ------------------------顯示swap空間使用情況統(tǒng)計(jì)信息
sar -w----------------------- 顯示進(jìn)程創(chuàng)建以及進(jìn)程切換統(tǒng)計(jì)信息
sar -W-----------------------顯示swap換入換出統(tǒng)計(jì)信息。
      更詳細(xì)請(qǐng)參考

      ?《How To Create sar Graphs With kSar To Identifying Linux Bottlenecks[5]》 ?《Collect and report Linux System Activity Information with sar[6]》。

      04. mpstat

      mpstat是Multiprocessor Statistics。當(dāng)沒有參數(shù)時(shí)，mpstat顯示系統(tǒng)系統(tǒng)以來所有信息平均值。 常見用法如下，-P ALL監(jiān)控所有CPU，細(xì)節(jié)顯示特定CPU；10表示每10秒監(jiān)控一次；20表示監(jiān)控20次。

      $ mpstat -P ALL 10 20
      結(jié)果如下：

      12383928-b8c4-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

      usr表示用戶空間進(jìn)程，nice表示nice值大于0的用戶空間進(jìn)程。 sys是內(nèi)核空間，iowait是I/O等待時(shí)間，irq是硬中斷，soft是軟中斷，idle是空閑時(shí)間，guest和gnice都是虛擬機(jī)時(shí)間。

      05. uptime

      uptime是一個(gè)簡單獲取系統(tǒng)總共運(yùn)行多長時(shí)間，以及最近1分鐘、5分鐘、15分鐘的平均負(fù)載。 uptime通過/proc/uptime和/proc/loadavg獲取相關(guān)信息。 up前是當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間，up后是系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)長。 load average后是1分鐘、5分鐘、15分鐘平均負(fù)載。

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

      06. vmstat

      vmstat主要用于監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)存使用情況的工具，但是也包含一些CPU相關(guān)信息。 使用方法vmstat 5 5表示運(yùn)行5次，每次5秒。結(jié)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 st
 1  0 472576 228688 559092 1061756    0    0     9    39    1    0  8  4 87  0  0
 1  0 472576 228184 559100 1061756    0    0     0    13 1532 3395 10  6 84  0  0
 1  0 472576 229308 559100 1061616    0    0     0     0 1446 3449 10  5 85  0  0
 0  0 472576 229592 559108 1061616    0    0     0     6 1419 3474 10  5 85  0  0
 1  0 472576 229804 559108 1061616    0    0     0     0 1446 3439 10  5 85  0  0
      上面的參數(shù)可以分為6大部分：進(jìn)程、內(nèi)存、swap、io、中斷和進(jìn)程切換、cpu。

      123bbc2e-b8c4-11ee-8b88-92fbcf53809c.jpg

      更加詳細(xì)的解釋：

      124c9b0c-b8c4-11ee-8b88-92fbcf53809c.jpg

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

      07. pidstat

      pidstat主要用于監(jiān)控全部或指定進(jìn)程占用系統(tǒng)資源的情況。

      7.1 查看CPU使用情況

      pidstat首次運(yùn)行時(shí)顯示自系統(tǒng)啟動(dòng)開始的各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)信息，之后運(yùn)行pidstat將顯示自上次運(yùn)行該命令以后的統(tǒng)計(jì)信息。用戶可以通過指定統(tǒng)計(jì)的次數(shù)和時(shí)間來獲得所需的統(tǒng)計(jì)信息。

      # 顯示所有的進(jìn)程統(tǒng)計(jì)信息，包括idle進(jìn)程。
pidstat -p ALL


# 更加詳細(xì)的顯示了線程統(tǒng)計(jì)信息。
pidstat -p ALL -t


# 周期采樣和采樣次數(shù)
pidstat [option] interval [count]
      除此之外還可以通過-p獲取指定進(jìn)程的統(tǒng)計(jì)信息。 pidstat還可以通過-r獲取內(nèi)存使用統(tǒng)計(jì)信息，通過-d獲取IO使用統(tǒng)計(jì)信息。

      7.2 查看內(nèi)存使用情況

      pidstat -p ALL -r結(jié)果如下：

      15時(shí)18分21秒   UID       PID  minflt/s  majflt/s     VSZ     RSS   %MEM  Command
15時(shí)18分21秒     0         1      0.02      0.00  185316    3028   0.08  systemd
15時(shí)18分21秒     0         2      0.00      0.00       0       0   0.00  kthreadd
15時(shí)18分21秒     0         4      0.00      0.00       0       0   0.00  kworker/0:0H
15時(shí)18分21秒     0         6      0.00      0.00       0       0   0.00  mm_percpu_wq
15時(shí)18分21秒     0         7      0.00      0.00       0       0   0.00  ksoftirqd/0
15時(shí)18分21秒     0         8      0.00      0.00       0       0   0.00  rcu_sched
      minflt/s: 每秒次缺頁錯(cuò)誤次數(shù)(minor page faults)，次缺頁錯(cuò)誤次數(shù)意即虛擬內(nèi)存地址映射成物理內(nèi)存地址產(chǎn)生的page fault次數(shù)。 majflt/s: 每秒主缺頁錯(cuò)誤次數(shù)(major page faults)，當(dāng)虛擬內(nèi)存地址映射成物理內(nèi)存地址時(shí)，相應(yīng)的page在swap中，這樣的page fault為major page fault，一般在內(nèi)存使用緊張時(shí)產(chǎn)生。 VSZ: 該進(jìn)程使用的虛擬內(nèi)存(以kB為單位)。 RSS: 該進(jìn)程使用的物理內(nèi)存(以kB為單位)。 %MEM: 該進(jìn)程使用內(nèi)存的百分比。 Command: 拉起進(jìn)程對(duì)應(yīng)的命令。

      7.3 查看磁盤使用情況

      pidstat -p ALL -d結(jié)果如下：

      15時(shí)20分40秒   UID       PID   kB_rd/s   kB_wr/s kB_ccwr/s iodelay  Command
15時(shí)20分40秒     0         1     -1.00     -1.00     -1.00 243523129  systemd
15時(shí)20分40秒     0         2     -1.00     -1.00     -1.00       0  kthreadd
15時(shí)20分40秒     0         4     -1.00     -1.00     -1.00       0  kworker/0:0H
15時(shí)20分40秒     0         6     -1.00     -1.00     -1.00       0  mm_percpu_wq
15時(shí)20分40秒     0         7     -1.00     -1.00     -1.00 714512328679  ksoftirqd/0
15時(shí)20分40秒     0         8     -1.00     -1.00     -1.00 417757303594  rcu_sched
      kB_rd/s: 每秒進(jìn)程從磁盤讀取的數(shù)據(jù)量(以kB為單位)。 kB_wr/s: 每秒進(jìn)程向磁盤寫的數(shù)據(jù)量(以kB為單位)。 kB_ccwr/s：每秒進(jìn)程被取消向磁盤寫的數(shù)據(jù)量(以kB為單位)。 Command:：拉起進(jìn)程對(duì)應(yīng)的命令。

      08. time

      time命令可以被用于統(tǒng)計(jì)指定程序的CPU耗時(shí)。 比如time cksum nomachine_6.0.80_1.exe得到如下結(jié)果。

      2401940638 32606752 nomachine_6.0.80_1.exe


# 整個(gè)操作總耗時(shí),0.263-0.094-0.011=0.158是IO等待耗時(shí)。
real    0m0.263s


# 用戶態(tài)耗時(shí)
user    0m0.094s


# 內(nèi)核態(tài)耗時(shí)
sys    0m0.011s
2401940638 32606752 nomachine_6.0.80_1.exe


# 第二次執(zhí)行就可以看出等待IO操作的時(shí)間基本上沒有了。
real    0m0.098s
user    0m0.097s
sys    0m0.000s

      09. cpustat

      通過sudo apt install cpustat安裝，cpustat -T -D -x結(jié)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(jìn)程切換次數(shù)、硬中斷、軟中斷等等統(tǒng)計(jì)信息。
# CPU占用率、用戶空間和內(nèi)核空間占用率等。
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 Task
 25.74  25.74   0.00 11435 R    3  2.29w /usr/bin/python3
 15.84  15.84   0.00  9445 S    0  1.49w /usr/lib/xorg/Xorg
 10.89   9.90   0.99  2722 S    1  1.05w compiz
  7.92   0.00   7.92 32352 S    2 16.60s [kworker/2:1]
  0.99   0.00   0.99 32397 R    1  0.01s cpustat
  0.99   0.99   0.00 11046 S    2 16.20h compiz
  0.99   0.99   0.00  1317 S    0  8.76h /usr/NX/bin/nxnode.bin
  0.99   0.00   0.99 10293 S    1  1.24m [kworker/1:2]
 64.36  53.47  10.89 Total


Load Avg 0.66 0.54 0.49, Freq Avg. 1.75 GHz, 4 CPUs online
2834.8 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 Task
 25.76  25.76   0.00 11435 R    3  2.29w /usr/bin/python3
 18.18  18.18   0.00  9445 S    0  1.49w /usr/lib/xorg/Xorg
  7.58   7.58   0.00  2722 S    1  1.05w compiz
  6.06   0.00   6.06 32352 S    2 16.64s [kworker/2:1]
  1.52   0.00   1.52 32397 R    1  0.02s cpustat
  1.52   0.00   1.52     8 S    0  3.00h [rcu_sched]
  1.52   0.00   1.52 18409 S    0  1.16m update-notifier
 62.12  51.52  10.61 Total


Distribution of CPU utilisation (per Task):
% CPU Utilisation   Count   (%)
  0.00 -   1.97       706  98.88
  1.97 -   3.94         0   0.00
  3.94 -   5.91         0   0.00
  5.91 -   7.88         2   0.28
  7.88 -   9.85         0   0.00
  9.85 -  11.82         0   0.00
 11.82 -  13.79         1   0.14
 13.79 -  15.76         0   0.00
 15.76 -  17.73         1   0.14
 17.73 -  19.70         1   0.14
 19.70 -  21.67         0   0.00
 21.67 -  23.64         0   0.00
 23.64 -  25.61         2   0.28
 25.61 -  27.57         0   0.00
 27.58 -  29.54         0   0.00
 29.55 -  31.51         0   0.00
 31.52 -  33.48         0   0.00
 33.48 -  35.45         0   0.00
 35.45 -  37.42         0   0.00
 37.42 -  39.39         1   0.14


Distribution of CPU utilisation (per CPU):----------------------------------------------各CPU占用率，分用戶空間和內(nèi)核空間。
 CPU#   USR%   SYS%
    0  17.37   1.20
    1   8.98   2.40
    2   0.60   7.19
    3  25.75   0.00

      10. htop

      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(jìn)程里面的線程，樹形結(jié)構(gòu)表示了父子關(guān)系。

      1259c264-b8c4-11ee-8b88-92fbcf53809c.jpg

      11. atop

      atop是一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)資源和進(jìn)程的工具。它通過CPU使用率來對(duì)列表中的進(jìn)程進(jìn)行降序排列，而每一個(gè)進(jìn)程則包含了CPU、內(nèi)存、磁盤和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等信息。它的功能與top和htop類似。

      1268c76e-b8c4-11ee-8b88-92fbcf53809c.jpg

      12. glances

      glances是一個(gè)由python編寫的，與Nmon功能類似的報(bào)告工具，它能夠報(bào)告統(tǒng)計(jì)cpu、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、磁盤和進(jìn)程。除了報(bào)告統(tǒng)計(jì)，glances不支持任何其他特性或功能。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)點(diǎn)擊“h”可以顯示幫助頁面。

      12790494-b8c4-11ee-8b88-92fbcf53809c.jpg

      13. nmon

      Nmon是一個(gè)非常容易使用，能夠在一個(gè)屏幕上監(jiān)視CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、磁盤使用狀況和進(jìn)程列表的工具。除了無法管理進(jìn)程和修改報(bào)告顯示，Nmon與那些只用于報(bào)告的報(bào)告工具完全一樣。另外，它可以將數(shù)據(jù)保存到電子表格文件。

      1288bee8-b8c4-11ee-8b88-92fbcf53809c.jpg

      13. pcp-gui

      Performance Co-Pilot，簡稱PCP，是一個(gè)系統(tǒng)性能和分析框架。它從多個(gè)主機(jī)整理數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)的分析，幫你識(shí)別不正常的表現(xiàn)模式。它也提供API讓你設(shè)計(jì)自己的監(jiān)控和報(bào)告解決方案。 安裝pcp相關(guān)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。

      129ab12a-b8c4-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

      14. collectl和colplot

      14.1 collectl使用

      collectl是一款非常優(yōu)秀并且有著豐富的命令行功能的實(shí)用程序，你可以用它來采集描述當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)的性能數(shù)據(jù)。 不同于大多數(shù)其它的系統(tǒng)監(jiān)控工具，collectl 并非僅局限于有限的系統(tǒng)度量，相反，它可以收集許多不同類型系統(tǒng)資源的相關(guān)信息，如 cpu 、disk、memory 、network 、sockets 、 tcp 、inodes 、infiniband 、 lustre 、memory、nfs、processes、quadrics、slabs和buddyinfo等。 同時(shí)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(rèn)collectl顯示cpu、磁盤、網(wǎng)絡(luò)信息。

      12ab23c0-b8c4-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

      collectl還可以顯示更多的子系統(tǒng)信息，如果選項(xiàng)存在對(duì)應(yīng)的大寫選項(xiàng)，大寫選項(xiàng)表示更細(xì)節(jié)的設(shè)備統(tǒng)計(jì)信息。

      b – buddy info (內(nèi)存碎片)
c – 所有CPU的合一統(tǒng)計(jì)信息；C - 單個(gè)CPU的統(tǒng)計(jì)信息。
d – 整個(gè)文件系統(tǒng)Disk合一統(tǒng)計(jì)信息；C - 單個(gè)磁盤的統(tǒng)計(jì)信息。
f – NFS V3 Data
i – Inode and File System
j – 顯示每個(gè)CPU的Interrupts觸發(fā)情況；J - 顯示每個(gè)中斷詳細(xì)觸發(fā)情況。
l – Lustre
m – 顯示整個(gè)系統(tǒng)Memory使用情況；M - 按node顯示內(nèi)存使用情況。
n – 顯示整個(gè)系統(tǒng)的Networks使用情況；N - 分網(wǎng)卡顯示網(wǎng)絡(luò)使用情況。
s – Sockets
t – TCP
x – Interconnect
y – 對(duì)系統(tǒng)所有Slabs (系統(tǒng)對(duì)象緩存)使用統(tǒng)計(jì)信息；Y - 每個(gè)slab使用的詳細(xì)信息。
      collectl --all顯示所有子系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)信息，包括cpu、終端、內(nèi)存、磁盤、網(wǎng)絡(luò)、TCP、socket、文件系統(tǒng)、NFS。

      12b28d9a-b8c4-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

      collectl --top可以代替top命令：

      12c9903a-b8c4-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

      collectl --vmstat可以代替vmstat命令：

      12ddb060-b8c4-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

      collectl -c1 -sZ -i:1可以代替ps命令。 collectl和一些處理分析數(shù)據(jù)工具(比如colmux、colgui、colplot)結(jié)合能提供可視化圖形。

      14.2 colplot使用

      colplot是collectl工具集的一部分，其將collectl收集的數(shù)據(jù)在瀏覽器中圖形化展示。 colplot的介紹(http://collectl-utils.sourceforge.net/colplot.html)，相關(guān)源碼可以再collectl-utils]下載：https://sourceforge.net/projects/collectl-utils/files/ 解壓下載的colplot之后，sudo ./INSTALL安裝colplot。 安裝之后重啟apache服務(wù)：

      $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(jīng)過collectl -P保存的數(shù)據(jù)，然后設(shè)置Plot細(xì)節(jié)、顯示那些子系統(tǒng)、plot大小等等。

      12e4d3d6-b8c4-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

      最后Generate Plot查看結(jié)果。

      12fb872a-b8c4-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

      審核編輯：湯梓紅

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      原文標(biāo)題：Linux下這么多CPU監(jiān)控工具，你可能用不上，但是得知道！

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