Linux入门教程 第十五章 Linux 系统调优工具

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一、系统调优概述与 CPU 负载查看

1.使用 uptime 查看系统负载

uptime
[root@centos7 /]# uptime19:40:21 up  9:25,  2 users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05

解读：

• 输出格式： 时间 运行时间 登录用户数 平均负载（1分钟、5分钟、15分钟）
  若1分钟负载值 > CPU核心数，说明系统可能过载。
• 举个列子：若系统CPU核心数为1，此时1分钟负载值（1.25）> 1，说明系统可能短暂过载（需结合5分钟/15分钟负载趋势综合判断）

2.使用 top 按 CPU 使用率排序

步骤：

1. 运行 top ；
2. 按大写 P 按 CPU 使用率降序排列。

3.使用 ps 查看 CPU 使用最多的进程

ps -aux --sort -pcpu | head -10
ps -aux：列出系统中所有进程的详细信息
a：显示所有用户的进程
u：以用户为中心的格式显示（包含 CPU、内存等使用信息）
x：包括没有控制终端的进程
--sort -pcpu：按照 CPU 使用率（pcpu）进行排序，负号表示降序排列
| head -10：通过管道将结果传递给 head 命令，只显示前 10 行

4.使用 mpstat 查看 CPU 详细状态

mpstat -P ALL 1 5
mpstat：是系统性能监控工具 sysstat 包中的命令，用于报告 CPU 的统计信息
-P ALL：显示所有 CPU 核心（包括单个核心和整体平均）的统计数据
1：采样间隔时间，单位为秒（这里表示每 1 秒采集一次数据）
5：采样次数（这里表示总共采集 5 次）

[root@centos7 /]# mpstat -P ALL 1 5
Linux 3.10.0-1160.119.1.el7.x86_64 (centos7.2) 	2025年08月27日 	_x86_64_	(4 CPU)20时23分18秒  CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
20时23分19秒  all    0.00    0.00    0.25    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   99.75
20时23分19秒    0    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00
20时23分19秒    1    0.00    0.00    0.99    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   99.01
20时23分19秒    2    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00
20时23分19秒    3    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.0020时23分19秒  CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
20时23分20秒  all    0.00    0.00    0.25    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   99.75
20时23分20秒    0    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00
20时23分20秒    1    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00
20时23分20秒    2    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00
20时23分20秒    3    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00
。。。
%usr ：用户空间CPU占比；
%sys ：内核空间CPU占比；
%iowait ：等待I/O占比；
%idle ：空闲占比。

一、查看内存运行状态

1.使用 free 查看内存使用

free -m
[root@centos7 /]# free -mtotal        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           3770         497        2201          14        1071        3015
Swap:          4095           0        4095
available 列表示实际可用内存（包括可回收的缓存）。

2.查看 /proc/meminfo 获取详细内存信息

[root@centos7 /]# cat /proc/meminfo
MemTotal:        3861076 kB
MemFree:         2254660 kB
MemAvailable:    3087532 kB
Buffers:              16 kB
Cached:          1007196 kB
SwapCached:            0 kB
Active:          1030832 kB
Inactive:         221516 kB
Active(anon):     160876 kB
Inactive(anon):    99056 kB
Active(file):     869956 kB
Inactive(file):   122460 kB
Unevictable:           0 kB
Mlocked:               0 kB
SwapTotal:       4194300 kB
SwapFree:        4194300 kB
Dirty:                 0 kB
Writeback:             0 kB
AnonPages:        245160 kB
Mapped:            98912 kB
Shmem:             14796 kB
Slab:             157944 kB
SReclaimable:      90092 kB
SUnreclaim:        67852 kB
KernelStack:        7440 kB
PageTables:        19872 kB
NFS_Unstable:          0 kB
Bounce:                0 kB
WritebackTmp:          0 kB
CommitLimit:     6124836 kB
Committed_AS:    2228920 kB
VmallocTotal:   34359738367 kB
VmallocUsed:      183528 kB
VmallocChunk:   34359310332 kB
Percpu:            36352 kB
HardwareCorrupted:     0 kB
AnonHugePages:     65536 kB
CmaTotal:              0 kB
CmaFree:               0 kB
HugePages_Total:       0
HugePages_Free:        0
HugePages_Rsvd:        0
HugePages_Surp:        0
Hugepagesize:       2048 kB
DirectMap4k:      126784 kB
DirectMap2M:     4067328 kB
DirectMap1G:     2097152 kB
Active ：活跃内存；
Inactive ：非活跃内存（可被换出）。

3.使用 top 按内存使用排序

1. 运行 top ；
2. 按大写 M 按内存使用降序排列。

4.使用 ps 查看内存使用最多的进程

ps -aux --sort -rss | head -10

三、查看磁盘 I/O 状态

1.查看文件系统块大小

EXT4：

tune2fs -l /dev/sda1 | grep "Block size"
用于 ext 系列文件系统（ext2/ext3/ext4）
tune2fs -l 会列出该文件系统的详细信息
输出类似：Block size: 4096（表示块大小为 4096 字节）

XFS：

fs_growfs -l /dev/sda1 | grep bsize
用于 XFS 文件系统
xfs_growfs -l 会显示 XFS 文件系统的布局信息
输出类似：bsize=4096（表示块大小为 4096 字节）

2.使用 iostat 查看磁盘 I/O

iostat -d -k -p /dev/sda 1 5
iostat：系统 I/O 统计工具，用于监控磁盘和 CPU 的输入输出性能
-d：只显示磁盘（device）的统计信息，不显示 CPU 信息
-k：以 KB（千字节）为单位显示数据（默认是块）
-p /dev/sda：显示指定磁盘/dev/sda及其所有分区的统计信息
1 5: 采样间隔为1秒，共采样5次
[root@centos7 /]# iostat -d -k -p /dev/sda 1 5
Linux 3.10.0-1160.119.1.el7.x86_64 (centos7.2) 	2025年08月27日 	_x86_64_	(4 CPU)Device:            tps    kB_read/s    kB_wrtn/s    kB_read    kB_wrtn
sda               1.77        89.22       501.00    3297947   18518508
sda1              0.06        14.52         0.06     536691       2048
sda2              0.11        55.83         0.00    2063652          0
sda3              1.60        18.79       500.94     694368   18516460
。。。

kB_read/s ：每秒读取数据量；
kB_wrtn/s ：每秒写入数据量。

3.使用 dd 测试磁盘写入

dd if=/dev/zero of=testfile bs=1M count=1000; sync
dd if=/dev/zero of=testfile：使用dd命令从/dev/zero（一个源源不断输出 0 字节的特殊设备）读
取数据，写入到名为testfile的文件中
bs=1M：设置每次读写的块大小为 1MB
count=1000：设置读写的块数量为 1000，所以总文件大小是 1MB×1000=1000MB（约 1GB）
; sync：分号分隔两个命令，sync用于将内存中的数据强制刷新到磁盘，确保文件真正写入硬盘

4.使用 iotop 查看实时 I/O 进程

iotop -o -d 1
iotop：一个专门监控磁盘 I/O 的工具（需要 root 权限运行），可以显示每个进程的 I/O 使用情况
-o：只显示正在产生 I/O 活动的进程（过滤掉没有 I/O 操作的进程，更简洁）
-d 1：设置刷新间隔为 1 秒（每秒更新一次数据）

四、查看网络状态

1.使用 nload 查看实时带宽

yum install epel-release
yum install nload
nload
实时网络流量状态 (Incoming/Outgoing）
指标 值 说明
当前速率 (Curr) 41.12 kBit/s 瞬时接收速率
平均速率 (Avg) 166.04 kBit/s 本次会话的平均接收速率
最小速率 (Min) 3.49 kBit/s 本次会话的最小接收速率
最大速率 (Max) 1.33 MBit/s 本次会话的最大接收速率 (峰值)
总数据量 (Ttl) 81.77 MByte 本次会话累计接收的总数据量

操作：
在另一终端使用ab压测

ab -n 1000 -c 2 http://www.baidu.com/
#安装包 httpd-tools
ab：Apache 自带的 HTTP 压力测试工具，用于模拟多个用户并发访问网站并统计性能数据
-n 1000：指定总请求数为 1000 次（总共向百度首页发送 1000 个请求）
-c 2：指定并发数为 2（每次同时发送 2 个请求，模拟 2 个用户同时访问）
http://www.baidu.com/：目标测试的 URL（这里是百度首页）
Requests per second: 50.00 [#/sec] (mean) # 平均每秒处理请求数（吞吐量）
Time per request: 40.000 [ms] (mean) # 平均每个请求的响应时间
Time per request: 20.000 [ms] (mean, across all concurrent requests) # 并
发情况下每个请求的实际等待时间
Percentage of the requests served within a certain time (ms):
50% 30
90% 50
99% 80 # 99%的请求在80ms内完成

就是输入压测后在另一终端使用nload进行监测

2.使用 nethogs 查看进程网络使用

nethogs

操作：
在另一终端使用 wget 下载大文件，观察 nethogs 输出。

五、查看系统整体状态

1.使用 vmstat 查看系统整体状态

vmstat 1 5 虚拟内存统计（Virtual Memory Statistics）工具，能全面反映系统运行状态
1：采样间隔时间，单位为秒（每 1 秒刷新一次数据）
5：采样次数（总共输出 5 组数据）[root@centos7 /]# vmstat 1 1
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st1  0      0 2254656     16 1097308    0    0    22   123   16   18  0  0 100  0  0r：等待运行的进程数（如果长期大于 CPU 核心数，说明 CPU 不够用）
b：处于不可中断睡眠的进程数（通常是等待 I/O，数值高说明 I/O 繁忙）
si/so：每秒从 swap 分区读入 / 写入内存的数据量（非 0 说明内存不足，开始用交换分区）
bi/bo：每秒从块设备读入 / 写入的数据量（反映磁盘 I/O 活动）
wa：CPU 等待 I/O 的时间百分比（超过 20% 说明 I/O 成为瓶颈）
us/sy：用户态 / 内核态占用 CPU 的百分比（us 高说明应用消耗 CPU 多，sy 高可能是系统调用频繁）
id：CPU 空闲百分比（过低说明 CPU 负载高）

r ：运行队列长度；
b ：阻塞进程数；
si/so ：换入/换出内存；
bi/bo ：块读/写。

2.使用 sar 记录系统状态

sar -u 2 5 -o cpu.sar # 记录CPU
-u：查看 CPU 使用率统计
2 5：每 2 秒采样一次，共采样 5 次
-o cpu.sar：将结果保存到文件cpu.sar（方便后续用sar -f cpu.sar查看）
输出中重点关注：
%user：用户程序占用 CPU 的比例
%sys：系统内核占用 CPU 的比例
%idle：CPU 空闲比例（过低说明 CPU 负载高）
sar -r 1 5 # 记录内存
-r：查看内存和交换空间使用情况
1 5：每 1 秒采样一次，共采样 5 次
输出中重点关注：
memused：已使用内存百分比
freemem：空闲内存大小
swapused：交换空间使用百分比（非 0 可能表示内存紧张）
sar -n DEV 1 5 # 记录网络
-r：查看内存和交换空间使用情况
1 5：每 1 秒采样一次，共采样 5 次
输出中重点关注：
memused：已使用内存百分比
freemem：空闲内存大小
swapused：交换空间使用百分比（非 0 可能表示内存紧张）
3. sar -n DEV 1 5（监控网络）
-n DEV：查看网络接口（如 eth0、ens33）的流量统计
1 5：每 1 秒采样一次，共采样 5 次
输出中重点关注：
rxpck/s：每秒接收的数据包数
txpck/s：每秒发送的数据包数
rxkB/s：每秒接收的千字节数
txkB/s：每秒发送的千字节数（数值过高可能表示网络带宽饱和）

查看记录：

sar -u -f cpu.sar

3.查看 sar 历史日志

ls /var/log/sa
sar -n DEV -f /var/log/sa/sa15