Linux 系统调优工具与实践指南
目录
一、系统调优工具概述
二、CPU 负载监控工具
1. uptime（快速查看负载）
2. top（实时进程监控）
3. ps（定位高 CPU 进程）
4. mpstat（CPU 核心详细统计）
三、内存状态监控工具
1. free（内存使用概览）
2. /proc/meminfo（详细内存信息）
3. 定位高内存进程
四、磁盘 I/O 监控工具
1. 查看文件系统块大小
2. iostat（磁盘 I/O 统计）
3. dd（磁盘速度测试）
4. iotop（实时 I/O 进程监控）
五、网络状态监控工具
1. nload（实时带宽监控）
2. nethogs（进程网络占用）
3. ab（HTTP 压测辅助）
六、系统整体状态工具
1. vmstat（多维度统计）
2. sar（历史与实时统计）
七、系统调优实践
1. CPU 调优
（1）调整进程优先级（nice 值）
（2）CPU 亲和力绑定（taskset）
（3）CPU 信息查询
2. 磁盘 I/O 调优
（1）资源限制（ulimit）
3. 内核参数调优（防御 SYN 洪水）
4. 网卡绑定（Bonding）
主备模式配置（常用）
八、调优总结
一、系统调优工具概述
核心工具包：需提前安装 sysstat（含 sar、iostat、mpstat）、iotop、nethogs、nload。
调优维度：CPU、内存、磁盘 I/O、网络，需结合工具输出判断子系统瓶颈及相互影响。
二、CPU 负载监控工具
1. uptime（快速查看负载）
uptime # 输出：时间 运行时间 登录用户数 1/5/15分钟平均负载
- 判断标准：1 分钟负载 > CPU 核心数 → 系统可能过载（需结合 5/15 分钟趋势）。
2. top（实时进程监控）
top # 按P键按CPU使用率降序排列
3. ps（定位高 CPU 进程）
ps -aux --sort -pcpu | head -10 # 显示CPU使用率前10的进程
4. mpstat（CPU 核心详细统计）
mpstat -P ALL 1 5 # 显示所有CPU核心，1秒采样1次，共5次
- 关键指标：
%usr：用户态 CPU 占比%sys：内核态 CPU 占比%iowait：I/O 等待占比（高则 I/O 瓶颈）%idle：空闲占比（低则 CPU 过载）
三、内存状态监控工具
1. free（内存使用概览）
free -m # 以MB为单位显示内存
- 核心指标：
available（实际可用内存，含可回收缓存）。
2. /proc/meminfo（详细内存信息）
cat /proc/meminfo # 关注Active（活跃内存）、Inactive（可换出内存）
3. 定位高内存进程
# 方法1：top按内存排序（按M键）
# 方法2：ps筛选
ps -aux --sort -rss | head -10 # 按物理内存（rss）降序
四、磁盘 I/O 监控工具
1. 查看文件系统块大小
| 文件系统 | 命令 | |
|---|---|---|
| EXT4 | `tune2fs -l /dev/sda1 | grep "Block size"` |
| XFS | `xfs_growfs -l /dev/sda1 | grep bsize` |
2. iostat（磁盘 I/O 统计）
iostat -d -k -p /dev/sda 1 5 # 仅显示磁盘，KB单位，1秒采样5次
- 关键指标：
kB_read/s（每秒读）、kB_wrtn/s（每秒写）。
3. dd（磁盘速度测试）
# 写速度测试（跳过缓存）
dd if=/dev/zero of=testfile bs=1M count=1000 oflag=direct; sync
# 读速度测试
hdparm -t --direct /dev/sda
4. iotop（实时 I/O 进程监控）
iotop -o -d 1 # 仅显示活跃I/O进程，1秒刷新
五、网络状态监控工具
1. nload（实时带宽监控）
nload # 显示Incoming/Outgoing实时流量（Curr/Avg/Max/Ttl）
2. nethogs（进程网络占用）
nethogs # 按进程显示网络带宽使用
3. ab（HTTP 压测辅助）
ab -n 1000 -c 2 http://www.baidu.com/ # 1000请求，并发2
- 核心指标：
Requests per second（吞吐量）、Time per request（响应时间）。
六、系统整体状态工具
1. vmstat（多维度统计）
vmstat 1 5 # 1秒采样5次，输出进程、内存、I/O、CPU信息
- 关键指标：
r：运行队列长度（>CPU 核心数 ×3 则繁忙）b：阻塞进程数（高则 I/O 繁忙）si/so：swap 换入 / 换出（非 0 则内存不足）wa：I/O 等待 CPU 时间（>20% 则 I/O 瓶颈）
2. sar（历史与实时统计）
# 记录CPU到文件
sar -u 2 5 -o cpu.sar
# 查看内存
sar -r 1 5
# 查看网络
sar -n DEV 1 5
# 读取历史记录
sar -u -f cpu.sar
- 历史日志：
/var/log/sa/saXX（XX 为日期）。
七、系统调优实践
1. CPU 调优
（1）调整进程优先级（nice 值）
nice -n -5 vim a.txt # 启动时设优先级（-20最高，19最低）
renice -n 6 24318 # 修改运行中进程优先级（24318为PID）
（2）CPU 亲和力绑定（taskset）
taskset -c 0 vim a.txt # 绑定进程到CPU0
taskset -cp 20146 # 查看进程20146的CPU绑定
taskset -c 1,3 vim b.txt # 绑定到CPU1和3
（3）CPU 信息查询
# 物理CPU数量
cat /proc/cpuinfo | grep "physical id" | sort | uniq | wc -l
# 逻辑CPU数量
cat /proc/cpuinfo | grep "processor" | wc -l
# CPU核心数
cat /proc/cpuinfo | grep "cpu cores" | uniq
2. 磁盘 I/O 调优
（1）资源限制（ulimit）
编辑配置文件 /etc/security/limits.conf：
* soft nofile 1024000 # 软限制：文件描述符
* hard nofile 1024000 # 硬限制：文件描述符
* soft nproc 65535 # 软限制：进程数
* hard nproc 65535 # 硬限制：进程数
- 临时生效：
ulimit -n 10000 - 查看限制：
ulimit -n（软）、ulimit -Hn（硬）
3. 内核参数调优（防御 SYN 洪水）
编辑 /etc/sysctl.conf：
net.ipv4.tcp_synack_retries = 0 # 不重发SYN+ACK
net.ipv4.tcp_syncookies = 1 # 启用SYN Cookie
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 20480# 半连接队列长度
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 # 复用TIME_WAIT连接
fs.file-max = 819200 # 系统最大文件句柄
net.core.somaxconn = 65535 # 连接队列长度
- 生效命令：
sysctl -p
4. 网卡绑定（Bonding）
主备模式配置（常用）
# 创建bond0
nmcli connection add type bond ifname bond0 con-name bond0 miimon 100 mode active-backup ip4 192.168.1.63/24
# 添加从网卡
nmcli connection add type bond-slave ifname ens33 master bond0
nmcli connection add type bond-slave ifname ens38 master bond0
- 验证：
cat /proc/net/bonding/bond0
八、调优总结
| 模块 | 核心工具 | 调优手段 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| CPU | top、mpstat、vmstat | nice、taskset、绑定核心 | 高 CPU 负载、进程调度优化 |
| 内存 | free、/proc/meminfo | 调整 swap 策略、限制进程内存 | 内存泄漏排查、资源争用 |
| 磁盘 I/O | iostat、iotop、dd | ulimit、文件系统优化、RAID 配置 | 高并发读写、备份任务 |
| 网络 | nload、nethogs、sar | 网卡绑定、内核参数、带宽限制 | 高可用、防 SYN 攻击 |
| 内核 | sysctl、/proc/sys | 网络队列、文件句柄、进程限制 | 高并发服务、安全加固 |