【干货】值得收藏的 14 个 Linux 下 CPU 监控工具
01. top
top是最常用的查看系統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。
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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秒統計一次，共200次，顯示線程細節，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：
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us：user，統計nice小于等于0的用戶空間進程，也即優先級為100~120。ni：nice，統計nice大于0的用戶空間進程，也即優先級為121~139。sys：system，統計內核態運行時間，不包括中斷。id：idle，幾系統處于空閑態。wa：iowait，統計io等待時間。hi：hardware interrupt，統計硬件中斷時間。si：software interrupt，統計軟中斷時間。st：steal
02. perf
《系統級性能分析工具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，可以查看當前系統運行進程占比。
這里不像top一樣區分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 Activity Report的意思，可以用于實時觀察當前系統活動，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。
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# 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計信息到文件sar.txt。
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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。
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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。
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sar 1 100-----------------所有cpu合一的統計信息sar -P ALL 1 100--------包括cpu合一以及單個cpu的統計信息sar -B 1 100---------------paging統計信息sar -b 1 100---------------塊設備IO統計信息sar -d 1 100---------------塊設備活動統計信息sar -F 1 100----------------掛載的文件系統統計信息sar -r ALL------------------ 顯示詳細的內存使用統計信息sar -S ------------------------顯示swap空間使用情況統計信息sar -w----------------------- 顯示進程創建以及進程切換統計信息sar -W-----------------------顯示swap換入換出統計信息。
更詳細請參考
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?《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顯示系統系統以來所有信息平均值。
常見用法如下，-P ALL監控所有CPU，細節顯示特定CPU；10表示每10秒監控一次；20表示監控20次。
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$ mpstat -P ALL 10 20
結果如下：
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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前是當前系統時間，up后是系統運行時長。
load average后是1分鐘、5分鐘、15分鐘平均負載。
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11:15:41 up 82 days, 20:34, 8 users, load average: 0.28, 0.40, 0.43
06. vmstat
vmstat主要用于監控系統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：
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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。
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更加詳細的解釋：
參考文檔：《Linux Performance Measurements using vmstat[7]》
07. pidstat
pidstat主要用于監控全部或指定進程占用系統資源的情況。
7.1 查看CPU使用情況
pidstat首次運行時顯示自系統啟動開始的各項統計信息，之后運行pidstat將顯示自上次運行該命令以后的統計信息。用戶可以通過指定統計的次數和時間來獲得所需的統計信息。
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# 顯示所有的進程統計信息，包括idle進程。pidstat -p ALL
# 更加詳細的顯示了線程統計信息。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獲取指定進程的統計信息。
pidstat還可以通過-r獲取內存使用統計信息，通過-d獲取IO使用統計信息。
7.2 查看內存使用情況
pidstat -p ALL -r結果如下：
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15時18分21秒 UID PID minflt/s majflt/s VSZ RSS %MEM Command15時18分21秒 0 1 0.02 0.00 185316 3028 0.08 systemd15時18分21秒 0 2 0.00 0.00 0 0 0.00 kthreadd15時18分21秒 0 4 0.00 0.00 0 0 0.00 kworker/0:0H15時18分21秒 0 6 0.00 0.00 0 0 0.00 mm_percpu_wq15時18分21秒 0 7 0.00 0.00 0 0 0.00 ksoftirqd/015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：
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15時20分40秒 UID PID kB_rd/s kB_wr/s kB_ccwr/s iodelay Command15時20分40秒 0 1 -1.00 -1.00 -1.00 243523129 systemd15時20分40秒 0 2 -1.00 -1.00 -1.00 0 kthreadd15時20分40秒 0 4 -1.00 -1.00 -1.00 0 kworker/0:0H15時20分40秒 0 6 -1.00 -1.00 -1.00 0 mm_percpu_wq15時20分40秒 0 7 -1.00 -1.00 -1.00 714512328679 ksoftirqd/015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。
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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
# 用戶態耗時user 0m0.094s
# 內核態耗時sys 0m0.011s2401940638 32606752 nomachine_6.0.80_1.exe
# 第二次執行就可以看出等待IO操作的時間基本上沒有了。real 0m0.098suser 0m0.097ssys 0m0.000s
09. cpustat
通過sudo apt install cpustat安裝，cpustat -T -D -x結果如下。
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# 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 online2834.8 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。
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11. atop
atop是一個監控系統資源和進程的工具。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、磁盤和網絡狀態等信息。它的功能與top和htop類似。
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12. glances
glances是一個由python編寫的，與Nmon功能類似的報告工具，它能夠報告統計cpu、內存、網絡、磁盤和進程。除了報告統計，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。
14. pcp-gui
Performance Co-Pilot，簡稱PCP，是一個系統性能和分析框架。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讓你設計自己的監控和報告解決方案。
安裝pcp相關工具。
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$ sudo apt install pcp pcp-gui
File->Open View選擇需要打開的視圖，比如CPU、Disk、Memory等。
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15. collectl和colplot
15.1 collectl使用
collectl是一款非常優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狀態的性能數據。
不同于大多數其它的系統監控工具，collectl 并非僅局限于有限的系統度量，相反，它可以收集許多不同類型系統資源的相關信息，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：
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sudo apt-get install collectl
collectl的使用很簡單，默認collectl顯示cpu、磁盤、網絡信息。
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collectl還可以顯示更多的子系統信息，如果選項存在對應的大寫選項，大寫選項表示更細節的設備統計信息。
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b – buddy info (內存碎片)c – 所有CPU的合一統計信息；C - 單個CPU的統計信息。d – 整個文件系統Disk合一統計信息；C - 單個磁盤的統計信息。f – NFS V3 Datai – Inode and File Systemj – 顯示每個CPU的Interrupts觸發情況；J - 顯示每個中斷詳細觸發情況。l – Lustrem – 顯示整個系統Memory使用情況；M - 按node顯示內存使用情況。n – 顯示整個系統的Networks使用情況；N - 分網卡顯示網絡使用情況。s – Socketst – TCPx – Interconnecty – 對系統所有Slabs (系統對象緩存)使用統計信息；Y - 每個slab使用的詳細信息。
collectl --all顯示所有子系統的統計信息，包括cpu、終端、內存、磁盤、網絡、TCP、socket、文件系統、NFS。
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collectl --top可以代替top命令：
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collectl --vmstat可以代替vmstat命令：
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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。
15.2 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：
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$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、顯示那些子系統、plot大小等等。
最后Generate Plot查看結果。
參考文檔：《Collectl: Linux 性能監控的全能冠軍[8]》、
《Collectl Documentation[9]》、《Collectl Examples - An Awesome Performance Analysis Tool in Linux[10]》
References
[1]?/proc/stat:?https://www.cnblogs.com/arnoldlu/p/9187775.html#system_proc_stat
[2]?/proc//stat:?https://www.cnblogs.com/arnoldlu/p/9187775.html#process_proc_stat
[3]?系統級性能分析工具perf的介紹與使用:?https://www.cnblogs.com/arnoldlu/p/6241297.html
[4]?ksar:?https://sourceforge.net/projects/ksar/
[5]?How To Create sar Graphs With kSar To Identifying Linux Bottlenecks:?https://www.cyberciti.biz/tips/identifying-linux-bottlenecks-sar-graphs-with-ksar.html
[6]?Collect and report Linux System Activity Information with sar:?https://www.thomas-krenn.com/en/wiki/Collect_and_report_Linux_System_Activity_Information_with_sar
[7]?Linux Performance Measurements using vmstat:?https://www.thomas-krenn.com/en/wiki/Linux_Performance_Measurements_using_vmstat
[8]?Collectl: Linux 性能監控的全能冠軍:?https://linux.cn/article-3154-1.html
[9]?Collectl Documentation:?http://collectl.sourceforge.net/Documentation.html
[10]?Collectl Examples - An Awesome Performance Analysis Tool in Linux:?https://linoxide.com/monitoring-2/collectl-tool-install-examples/
end【歡迎關注微信公眾號：廈門微思網絡】
總結
以上是生活随笔為你收集整理的【干货】值得收藏的 14 个 Linux 下 CPU 监控工具的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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