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前言

大家好，這里是浩道Linux，主要給大家分享Linux、Python、網絡通信、網絡安全等相關的IT知識平臺。

今天浩道跟大家分享運維工作中，Linux下常見的十幾款CPU監(jiān)控工具，你可能只會用到其中某些，但是個人覺得作為一個資深運維，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、內存等等資源。這里主要關注CPU資源。

1.1 /proc/loadavg

load average取自/proc/loadavg。

9.53 9.12 8.37 3/889 28165

前三個數字是1、5、15分鐘內進程隊列中平均進程數，包括正在運行的進程+準備好等待運行的進程。第四個數字分子表示正在運行的進程數，分母是進程總數。最后一個數字是最近運行的進程ID號。其中top取的是/proc/loadavg的前三個數。

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1秒統(tǒng)計一次，共200次，顯示線程細節(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，這兩個的詳細介紹參考：/proc/stat[1]和/proc//stat[2]。其中CPU信息對應的含義如下：

us：user，統(tǒng)計nice小于等于0的用戶空間進程，也即優(yōu)先級為100~120。
ni：nice，統(tǒng)計nice大于0的用戶空間進程，也即優(yōu)先級為121~139。
sys：system，統(tǒng)計內核態(tài)運行時間，不包括中斷。
id：idle，幾系統(tǒng)處于空閑態(tài)。
wa：iowait，統(tǒng)計io等待時間。
hi：hardware interrupt，統(tǒng)計硬件中斷時間。
si：software interrupt，統(tǒng)計軟中斷時間。
st：steal

02. perf

《系統(tǒng)級性能分析工具perf的介紹與使用[3]》有關于perf使用的詳細介紹，這里重點關注CPU占用率。通過sudo perf top -s comm，可以查看當前系統(tǒng)運行進程占比。這里不像top一樣區(qū)分idle、system、user，這里的占比是各個進程在總運行時間里面占比。通過sudo perf record記錄采樣信息，然后通過sudo perf report -s comm。

03. sar和ksar

sar是System Ac tivity Report的意思，可以用于實時觀察當前系統(tǒng)活動，也可以生成歷史記錄的報告。要使用sar需要安裝sudo apt install sysstat，然后對sysstat進行配置。 sar用于記錄統(tǒng)計信息，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
$ sudo /etc/init.d/sysstat restart


# sar log存放目錄
$ ls -l /var/log/sysstat/

使用sar記錄開機到目前的統(tǒng)計信息到文件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。

還可以通過sar記錄一段時間的信息，指定采樣周期和采樣次數。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)計信息
sar -P ALL 1 100--------包括cpu合一以及單個cpu的統(tǒng)計信息
sar -B 1 100---------------paging統(tǒng)計信息
sar -b 1 100---------------塊設備IO統(tǒng)計信息
sar -d 1 100---------------塊設備活動統(tǒng)計信息
sar -F 1 100----------------掛載的文件系統(tǒng)統(tǒng)計信息
sar -r ALL------------------ 顯示詳細的內存使用統(tǒng)計信息
sar -S ------------------------顯示swap空間使用情況統(tǒng)計信息
sar -w----------------------- 顯示進程創(chuàng)建以及進程切換統(tǒng)計信息
sar -W-----------------------顯示swap換入換出統(tǒng)計信息。

更詳細請參考

?《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。當沒有參數時，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

結果如下：

usr表示用戶空間進程，nice表示nice值大于0的用戶空間進程。 sys是內核空間，iowait是I/O等待時間，irq是硬中斷，soft是軟中斷，idle是空閑時間，guest和gnice都是虛擬機時間。

05. uptime

uptime是一個簡單獲取系統(tǒng)總共運行多長時間，以及最近1分鐘、5分鐘、15分鐘的平均負載。 uptime通過/proc/uptime和/proc/loadavg獲取相關信息。 up前是當前系統(tǒng)時間，up后是系統(tǒng)運行時長。 load average后是1分鐘、5分鐘、15分鐘平均負載。

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)內存使用情況的工具，但是也包含一些CPU相關信息。使用方法vmstat 5 5表示運行5次，每次5秒。結果如下：

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

上面的參數可以分為6大部分：進程、內存、swap、io、中斷和進程切換、cpu。

更加詳細的解釋：

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

07. pidstat

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

7.1 查看CPU使用情況

pidstat首次運行時顯示自系統(tǒng)啟動開始的各項統(tǒng)計信息，之后運行pidstat將顯示自上次運行該命令以后的統(tǒng)計信息。用戶可以通過指定統(tǒng)計的次數和時間來獲得所需的統(tǒng)計信息。

# 顯示所有的進程統(tǒng)計信息，包括idle進程。
pidstat -p ALL


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


# 周期采樣和采樣次數
pidstat [option] interval [count]

除此之外還可以通過-p獲取指定進程的統(tǒng)計信息。 pidstat還可以通過-r獲取內存使用統(tǒng)計信息，通過-d獲取IO使用統(tǒng)計信息。

7.2 查看內存使用情況

pidstat -p ALL -r結果如下：

15時18分21秒   UID       PID  minflt/s  majflt/s     VSZ     RSS   %MEM  Command
15時18分21秒     0         1      0.02      0.00  185316    3028   0.08  systemd
15時18分21秒     0         2      0.00      0.00       0       0   0.00  kthreadd
15時18分21秒     0         4      0.00      0.00       0       0   0.00  kworker/0:0H
15時18分21秒     0         6      0.00      0.00       0       0   0.00  mm_percpu_wq
15時18分21秒     0         7      0.00      0.00       0       0   0.00  ksoftirqd/0
15時18分21秒     0         8      0.00      0.00       0       0   0.00  rcu_sched

minflt/s: 每秒次缺頁錯誤次數(minor page faults)，次缺頁錯誤次數意即虛擬內存地址映射成物理內存地址產生的page fault次數。 majflt/s: 每秒主缺頁錯誤次數(major page faults)，當虛擬內存地址映射成物理內存地址時，相應的page在swap中，這樣的page fault為major page fault，一般在內存使用緊張時產生。 VSZ: 該進程使用的虛擬內存(以kB為單位)。 RSS: 該進程使用的物理內存(以kB為單位)。 %MEM: 該進程使用內存的百分比。 Command: 拉起進程對應的命令。

7.3 查看磁盤使用情況

pidstat -p ALL -d結果如下：

15時20分40秒   UID       PID   kB_rd/s   kB_wr/s kB_ccwr/s iodelay  Command
15時20分40秒     0         1     -1.00     -1.00     -1.00 243523129  systemd
15時20分40秒     0         2     -1.00     -1.00     -1.00       0  kthreadd
15時20分40秒     0         4     -1.00     -1.00     -1.00       0  kworker/0:0H
15時20分40秒     0         6     -1.00     -1.00     -1.00       0  mm_percpu_wq
15時20分40秒     0         7     -1.00     -1.00     -1.00 714512328679  ksoftirqd/0
15時20分40秒     0         8     -1.00     -1.00     -1.00 417757303594  rcu_sched

kB_rd/s: 每秒進程從磁盤讀取的數據量(以kB為單位)。 kB_wr/s: 每秒進程向磁盤寫的數據量(以kB為單位)。 kB_ccwr/s：每秒進程被取消向磁盤寫的數據量(以kB為單位)。 Command:：拉起進程對應的命令。

08. time

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

2401940638 32606752 nomachine_6.0.80_1.exe


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


# 用戶態(tài)耗時
user    0m0.094s


# 內核態(tài)耗時
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
# 進程切換次數、硬中斷、軟中斷等等統(tǒng)計信息。
# CPU占用率、用戶空間和內核空間占用率等。
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，可以看到進程里面的線程，樹形結構表示了父子關系。

11. atop

atop是一個監(jiān)控系統(tǒng)資源和進程的工具。它通過CPU使用率來對列表中的進程進行降序排列，而每一個進程則包含了CPU、內存、磁盤和網絡狀態(tài)等信息。它的功能與top和htop類似。

12. glances

glances是一個由python編寫的，與Nmon功能類似的報告工具，它能夠報告統(tǒng)計cpu、內存、網絡、磁盤和進程。除了報告統(tǒng)計，glances不支持任何其他特性或功能。當程序運行時點擊“h”可以顯示幫助頁面。

13. nmon

Nmon是一個非常容易使用，能夠在一個屏幕上監(jiān)視CPU、內存、網絡、磁盤使用狀況和進程列表的工具。除了無法管理進程和修改報告顯示，Nmon與那些只用于報告的報告工具完全一樣。另外，它可以將數據保存到電子表格文件。

13. pcp-gui

Performance Co-Pilot，簡稱PCP，是一個系統(tǒng)性能和分析框架。它從多個主機整理數據并實時的分析，幫你識別不正常的表現模式。它也提供API讓你設計自己的監(jiān)控和報告解決方案。安裝pcp相關工具。

$ sudo apt install pcp pcp-gui

File->Open View選擇需要打開的視圖，比如CPU、Disk、Memory等。

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用程序，你可以用它來采集描述當前系統(tǒng)狀態(tài)的性能數據。不同于大多數其它的系統(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)資源的相關信息，如 cpu 、disk、memory 、network 、sockets 、 tcp 、inodes 、infiniband 、 lustre 、memory、nfs、processes、quadrics、slabs和buddyinfo等。同時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collectl顯示cpu、磁盤、網絡信息。

collectl還可以顯示更多的子系統(tǒng)信息，如果選項存在對應的大寫選項，大寫選項表示更細節(jié)的設備統(tǒng)計信息。

b – buddy info (內存碎片)
c – 所有CPU的合一統(tǒng)計信息；C - 單個CPU的統(tǒng)計信息。
d – 整個文件系統(tǒng)Disk合一統(tǒng)計信息；C - 單個磁盤的統(tǒng)計信息。
f – NFS V3 Data
i – Inode and File System
j – 顯示每個CPU的Interrupts觸發(fā)情況；J - 顯示每個中斷詳細觸發(fā)情況。
l – Lustre
m – 顯示整個系統(tǒng)Memory使用情況；M - 按node顯示內存使用情況。
n – 顯示整個系統(tǒng)的Networks使用情況；N - 分網卡顯示網絡使用情況。
s – Sockets
t – TCP
x – Interconnect
y – 對系統(tǒng)所有Slabs (系統(tǒng)對象緩存)使用統(tǒng)計信息；Y - 每個slab使用的詳細信息。

collectl --all顯示所有子系統(tǒng)的統(tǒng)計信息，包括cpu、終端、內存、磁盤、網絡、TCP、socket、文件系統(tǒng)、NFS。

collectl --top可以代替top命令：

collectl --vmstat可以代替vmstat命令：

collectl -c1 -sZ -i:1可以代替ps命令。 collectl和一些處理分析數據工具(比如colmux、colgui、colplot)結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收集的數據在瀏覽器中圖形化展示。 colplot的介紹(http://collectl-utils.sourceforge.net/colplot.html)，相關源碼可以再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：

$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選擇存放經過collectl -P保存的數據，然后設置Plot細節(jié)、顯示那些子系統(tǒng)、plot大小等等。

最后Generate Plot查看結果。

審核編輯：湯梓紅

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

文章出處：【微信號：浩道linux，微信公眾號：浩道linux】歡迎添加關注！文章轉載請注明出處。

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