linux下查看硬件资源和网络资源的使用状况

本博文主要讲解Linux对硬件和软件资源的监控命令，包括：

1. 查看cpu、内存、上下文、vm状态的vmstat、top(相似msgtask)和简单的free；
2. IO相关信息iostat -dx x y;
3. 查看网络链接的netstat、网络IO流量概览的nload和每一个套接字IO流量的iftop

1. vmstat和其余服务器资源管理命令

vmstat是virtual memory status的缩写，即虚拟内存状态。能够用来监控CUP、虚拟内存、IO等多个服务器指标。

1.1 基本使用方式

vm有两个参数：

vmstat x y

• x、y为两个整数，前者表示采样的时间间隔数，后者表示采样次数——省略一个参数表示一直采样直至手动中止，省略两个参数表示查看机器启动以来的各指标平均值(第一行打印系统启动以来的平均值)。

1.2 参数解释

一次采样vmstat:

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 3  0      0 1502252  18464 261972    0    0    70    11  158  391  4  0 95  0  0

使用man vmstat能够查看vmstat参数说明和打印详解：

进程相关：

1. r：可运行的进程数目，包括running、或者等待时间片的进程；
2. b：处于阻塞状态（in uninterruptible sleep不可中断休眠）的进程数，一般指等待IO，好比磁盘、网络、输入。

内存相关：

1. swpd：使用的虚拟内存容量，单位字节；
2. free：空闲的内存容量；
3. buff：做为缓冲buffers的内存容量；
4. cache：做为操做系统缓存cache的内存容量；
5. inact/active(-a):活跃和不活跃的内存容量；

页面调度相关swap(如下参数每秒不要超过10)：

1. si(swap in):每秒内存从磁盘写入的块数；
2. so(swap out):每秒内存写出到磁盘的块数；

IO相关:

1. bi(block in):每秒从块设备(磁盘和其余)获取的块数；
2. bo:每秒从块设备获取的块数。
3. 主存和磁盘以块为单位传送数据。

系统相关：

1. in：The number of interrupts per second, including the clock；
2. cs(context swiches)：每秒钟上下文切换的次数，cs次数太可能是须要考虑调整程序线程数量；

cup相关：五种操做对CPU时间的占比

1. us(user time):cpu运行非内核代码的时间；
2. sy(system time):cpu运行内核代码的时间；
3. id(idle time):空闲时间，包括IO等待时间；
4. wa：等待IO的时间；
5. st:time stolen from a virtual machine.位置消耗时间。

1.3 分析思路（注意事项、未实战，纯猜测：

以上重点参数已经加粗：

若是b一直不为0能够考虑是否存在死锁。

r表示使用和等待cup资源的进程个数，若是超过了cpu核数不少，就可能频繁的引发上下文切换，表现为cs很大。

若是si、so很大、free很小，可能主存性能知足不了如今工做，致使频繁的磁盘IO甚至抖动。

1.4 实例解析

• 当上传文件并放入到本地磁盘时，bo忽然很大：
  

• 当使用vim将本地磁盘数据读入到内存中时，bi忽然变大：

1.procs ---------2.memory--------- ---3.swap-------4.io---- -5.system--------6.cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 0  0      0 1458020  22500 295004    0   0  1388     0  186  456  4  1 93  2  0

• 当开启爬虫程序，须要从网络读取数据，并写入磁盘数据库时，各参数变化以下：
  
  1. 从网络设备读取数据时bi变大；
  2. 当写入数据到数据库时bo变大；
  3. 开启了十几个线程所以须要频繁的上下文切换；
  4. 用户程序使用cup时间us常常在90%以；
  5. 等待IO时间占比wa也变得不稳定。

虽然没有换入换出si/so的例子，可是应当知道这是vmstat最终要的参数，当这两个参数太大时应该考虑优化程序的实现和升级内存容量。

1.5 cup密集型机器和IO密集型机器

cup密集型服务器vmstat的us输出一般是一个很高的值，即cup花费在非内核代码上的cup时间占比应该很高。

cup密集型服务器上下文切换次数警告阈值是10万/s(具体状况看机器?)。

IO密集型服务器cup会花费大量时间等待IO请求完成，则意味着不少任务处于非中断休眠状态(b列)，而且wa数字也很高(等待IO时间)。

1.6 其余

top命令能够查看动态刷新的各个进程的cup和内存使用率,以及执行的命令和命令执行的用户和PID(进程ID)，界面相似于windows的任务管理器：

free命令，界面以下：

root@iZwz94idfw2r7h2hnepjZ:~# free
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:        2048212      587876      981736        5264      478600     1301432
Swap:             0           0           0

2.IO相关信息统计

2.1 iostat -dx a b

设备和分区的IO统计信息和cup统计信息。参数d x分别表示显示设备使用状态和输出更多信息。a和b分别表示采样时间间隔和采样次数，同vmstat，第一次输出也是系统启动以来的平均值：iostat -dx:爬虫程序启动后的变化值：

root@iZwz94iww8uynepjZ:~# iostat -dx 3
Linux 4.4.0-63-generic (iZwz94iww8uynepjZ) 	05/04/2018 	_x86_64_	(1 CPU)

Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
vda               0.00     0.00    0.00    0.33     0.00     5.33    32.00     0.00    0.00    0.00    0.00   0.00   0.00

Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
vda               0.00     7.33    0.00    1.33     0.00    37.33    56.00     0.00    0.00    0.00    0.00   0.00   0.00

Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
vda               0.00     4.00    0.00   10.00     0.00    57.33    11.47     0.01    0.80    0.00    0.80   0.80   0.80

Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
vda               0.00    28.52    0.00   87.25     0.00  1268.46    29.08     0.18    2.08    0.00    2.08   1.66  14.50

• 能够看到爬虫程序启动后由于要向数据库写入数据，相关指数明显变大；
• r/s、w/s：每秒钟发送到设备的读写请求；
• avgqu-sz:在设备队列中等待的请求数量；
• await:磁盘排队上花费的毫秒数，包括读和写；
• svctm:服务请求花费的毫秒数，不包括排队时间。

重要概念：请求服务并发数：
concurrency=(r/s+w/s)*(svctm/1000)
表示在采样周期内每秒设备处理的请求数。

3. 网络资源

3.1 netstat链接详情

Print network connections, routing tables, interface statistics, masquerade connections, and multicast membership

打印网络链接、路由表、接口统计、假装链接和多播membership。

• a、t、u表示罗列出全部的tcp和udp链接：

root@iZwz94i8afw2r7g62hnepjZ:~# netstat -at
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State      
tcp        0      0 localhost:32000         *:*                     LISTEN     
tcp        0      0 *:http-alt              *:*                     LISTEN     
tcp        0      0 *:ssh                   *:*                     LISTEN     
tcp        0      0 172.16.252.71:57346     211.151.27.128:http     TIME_WAIT  
tcp        0      0 172.16.252.71:57598     211.151.27.128:http     TIME_WAIT  
tcp        0      0 172.16.252.71:57306     211.151.27.128:http     TIME_WAIT  
tcp        0      0 172.16.252.71:39240     59.151.32.81:http       TIME_WAIT  
tcp        0      0 172.16.252.71:39274     59.151.32.81:http       TIME_WAIT  
tcp        0      0 172.16.252.71:39208     59.151.32.81:http       TIME_WAIT  
tcp        0      0 172.16.252.71:57480     211.151.27.128:http     TIME_WAIT  
tcp        0      0 172.16.252.71:39372     59.151.32.81:http       TIME_WAIT  
tcp        0      0 172.16.252.71:57450     211.151.27.128:http     TIME_WAIT  
tcp        0      0 172.16.252.71:57482     211.151.27.128:http     TIME_WAIT

3.2 输入输出流量:nload、iftop

nload查看整体的输入输出流量，而且能够查看峰值、谷值和平均值，太简单，如图开启爬虫：

iftop则能够查看每一个套接字的输出输出流量：

**以上提到的命令还能够用于数据库查询性能分析