Linux之7——性能调优命令之top

top命令是Linux下常用的性能分析工具，能够实时显示系统中各个进程的资源占用状况，类似于Windows的任务管理器。

在linux系统下输入top命令如下：

参数含义

top - 00:10:55 up 81 days,  6:00, 17 users,  load average: 0.00, 0.02, 0.05
Tasks: 155 total,   1 running, 153 sleeping,   0 stopped,   1 zombie
%Cpu(s):  0.7 us,  0.3 sy,  0.0 ni, 99.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem :  3881920 total,   467472 free,   724592 used,  2689856 buff/cache
KiB Swap:        0 total,        0 free,        0 used.  2632956 avail Mem 
PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU %MEM     TIME+ COMMAND

9 root      20   0       0      0      0 S   0.3  0.0  20:17.67 rcu_sched

400 root      20   0 1381588  37088   5316 S   0.3  1.0 247:34.50 CmsGoAgent.linu

6547 root      10 -10  165896  42956   6564 S   0.3  1.1 159:56.44 AliYunDun

7364 44854885  20   0 3551588  91672  15488 S   0.3  2.4  36:26.60 java

11880 root      20   0  116268  15576   4424 S   0.3  0.4 128:42.67 node_exporter

1 root      20   0  125952   3636   1532 S   0.0  0.1  27:24.68 systemd

2 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.69 kthreadd

3 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:37.74 ksoftirqd/0

5 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 kworker/0:0H

7 root      rt   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:49.07 migration/0

8 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 rcu_bh         

统计信息区前五行是系统整体的统计信息。

第一行是任务队列信息，同 uptime 命令的执行结果。其内容如下：

00:10:55       当前时间
up 81 days,  6:00,    系统已运行时间（天：时：分）
17 users,     当前登录用户数
load average: 0.00, 0.02, 0.05     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

load average:负载，相当于进程排队的队列，比如有一条一百米长的公路，公路上面有车，一辆车长3米，那么一百米长的公路最多放33辆车

一只单核的处理器可以形象得比喻成一条单车道。设想下，你现在需要收取这条道路的过桥费 — 忙于处理那些将要过桥的车辆。你首先当然需要了解些信息，例如车辆的载重、以及 还有多少车辆正在等待过桥。如果前面没有车辆在等待，那么你可以告诉后面的司机通过。 如果车辆众多，那么需要告知他们可能需要稍等一会。

因此，需要些特定的代号表示目前的车流情况，例如：

0.00 表示目前桥面上没有任何的车流。 实际上这种情况与 0.00 和 1.00 之间是相同的，总而言之很通畅，过往的车辆可以丝毫不用等待的通过。

1.00 表示刚好是在这座桥的承受范围内。 这种情况不算糟糕，只是车流会有些堵，不过这种情况可能会造成交通越来越慢。

超过 1.00，那么说明这座桥已经超出负荷，交通严重的拥堵。 那么情况有多糟糕？ 例如 2.00 的情况说明车流已经超出了桥所能承受的一倍，那么将有多余过桥一倍的车辆正在焦急的等待。3.00 的话情况就更不妙了，说明这座桥基本上已经快承受不了，还有超出桥负载两倍多的车辆正在等待。

上面的情况和处理器的负载情况非常相似。一辆汽车的过桥时间就好比是处理器处理某线程 的实际时间。Unix 系统定义的进程运行时长为所有处理器内核的处理时间加上线程 在队列中等待的时间。

load average值的含义

1） 单核处理器

假设我们的系统是单CPU单内核的，把它比喻成是一条单向马路，把CPU任务比作汽车。当车不多的时候，load <1；当车占满整个马路的时候 load=1；当马路都站满了，而且马路外还堆满了汽车的时候，load>1

2） 多核处理器

我们经常会发现服务器Load > 1但是运行仍然不错，那是因为服务器是多核处理器（Multi-core）。
假设我们服务器CPU是2核，那么将意味我们拥有2条马路，我们的Load = 2时，所有马路都跑满车辆。

注：查看cpu 核数命令： 

grep 'model name' /proc/cpuinfo | wc -l

3. 什么样的Load average值要提高警惕

• 0.7 < load < 1: 此时是不错的状态，如果进来更多的汽车，你的马路仍然可以应付。
• load = 1: 你的马路即将拥堵，而且没有更多的资源额外的任务，赶紧看看发生了什么吧。
• load > 5: 非常严重拥堵，我们的马路非常繁忙，每辆车都无法很快的运行

4. 三种Load值，应该看哪个

通常我们先看15分钟load，如果load很高，再看1分钟和5分钟负载，查看是否有下降趋势。
1分钟负载值 > 1，那么我们不用担心，但是如果15分钟负载都超过1，我们要赶紧看看发生了什么事情。所以我们要根据实际情况查看这三个值。

第二、三行为进程和CPU的信息。当有多个CPU时，这些内容可能会超过两行。内容如下：

total 进程总数
running 正在运行的进程数
sleeping 睡眠的进程数
stopped 停止的进程数
zombie 僵尸进程数
Cpu(s): 
0.3% us 用户空间占用CPU百分比
1.0% sy 内核空间占用CPU百分比
0.0% ni 用户进程空间内改变过优先级的进程占用CPU百分比
98.7% id 空闲CPU百分比
0.0% wa 等待输入输出的CPU时间百分比
0.0%hi：硬件CPU中断占用百分比
0.0%si：软中断占用百分比
0.0%st：虚拟机占用百分比

最后两行为内存信息。内容如下：

Mem:
191272k total    物理内存总量
173656k used    使用的物理内存总量
17616k free    空闲内存总量
22052k buff/cache    用作内核缓存的内存量
Swap: 
192772k total    交换区总量
0k used    使用的交换区总量
192772k free    空闲交换区总量
123988k cached    缓冲的交换区总量,内存中的内容被换出到交换区，而后又被换入到内存，但使用过的交换区尚未被覆盖，该数值即为这些内容已存在于内存中的交换区的大小,相应的内存再次被换出时可不必再对交换区写入。

进程信息区统计信息区域的下方显示了各个进程的详细信息。首先来认识一下各列的含义。

序号  列名    含义
a    PID     进程id
b    PPID    父进程id
c    RUSER   Real user name
d    UID     进程所有者的用户id
e    USER    进程所有者的用户名
f    GROUP   进程所有者的组名
g    TTY     启动进程的终端名。不是从终端启动的进程则显示为 ?
h    PR      优先级
i    NI      nice值。负值表示高优先级，正值表示低优先级
j    P       最后使用的CPU，仅在多CPU环境下有意义
k    %CPU    上次更新到现在的CPU时间占用百分比
l    TIME    进程使用的CPU时间总计，单位秒
m    TIME+   进程使用的CPU时间总计，单位1/100秒
n    %MEM    进程使用的物理内存百分比
o    VIRT    进程使用的虚拟内存总量，单位kb。VIRT=SWAP+RES
p    SWAP    进程使用的虚拟内存中，被换出的大小，单位kb。
q    RES     进程使用的、未被换出的物理内存大小，单位kb。RES=CODE+DATA
r    CODE    可执行代码占用的物理内存大小，单位kb
s    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
t    SHR     共享内存大小，单位kb
u    nFLT    页面错误次数
v    nDRT    最后一次写入到现在，被修改过的页面数。
w    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)
x    COMMAND 命令名/命令行
y    WCHAN   若该进程在睡眠，则显示睡眠中的系统函数名
z    Flags   任务标志，参考 sched.h

 以下2个命令会很大的CPU使用，可以通过以下2个命令结合top命令观察CPU使用率

{ yes > /dev/null & } && sleep 30 && ps -ef|grep yes|awk '{print $2}' |xargs kill
for i in $(seq 0 $(($(cat /proc/cpuinfo |grep processor|wc -l)-1)));do taskset -c $i yes > /dev/null & done && sleep 30 && ps -ef|grep yes|awk '{print $2}'|xargs kill

 常用命令

• -d  时间间隔
• -n  执行次数
• -p  查看指定端口的进程数据
• -b  批处理输出

top交互命令

 

在top 命令执行过程中可以使用的一些交互命令。这些命令都是单字母的，如果在命令行中使用了s 选项， 其中一些命令可能会被屏蔽。

 

• h 显示帮助画面，给出一些简短的命令总结说明

• k 终止一个进程。

• i 忽略闲置和僵死进程。这是一个开关式命令。

• q 退出程序

• r 重新安排一个进程的优先级别

• S 切换到累计模式

• s 改变两次刷新之间的延迟时间（单位为s），如果有小数，就换算成m s。输入0值则系统将不断刷新，默认值是5 s

• f或者F 从当前显示中添加或者删除项目

• o或者O 改变显示项目的顺序

• l 切换显示平均负载和启动时间信息

• m 切换显示内存信息

• t 切换显示进程和CPU状态信息

• c 切换显示命令名称和完整命令行

• M 根据驻留内存大小进行排序

• P 根据CPU使用百分比大小进行排序

• T 根据时间/累计时间进行排序

• W 将当前设置写入~/.toprc文件中 

 查看某进程下消耗CPU比较高的线程：

top -H -p pid

性能统计 perf_avg

统计某进程的cpu与mem，

• 要求统计n次，一次间隔1s，
• 最后输出平均cpu与mem数据。
• 字段之间用tab隔开，平均数与之前的数据错开一行
• 支持输入不同的进程标记来统计不同进程的数据

perf_avg() {
    top -b -d 1 -n $2 |
        grep -i "$1" 
            --color=auto 
            --line-buffered |
        awk '
        BEGIN{OFS="	"}
        {
            cpu+=$9;
            mem+=$10;
            print $9,$10
        }
        END{
            print "";
            print cpu/NR, mem/NR
        }
        '
}

统计AliYunDun  5次的平均CPU与men

$ perf_avg AliYunDun 5
0.0    0.1
0.0    1.2
2.0    1.2
0.0    0.1
4.0    1.2
0.0    0.1
2.0    1.2
0.0    0.1
1.0    0.1
1.0    1.2
1    0.65