Linux下CPU監控工具有哪些？

1. 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。

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秒統計一次，共200次，顯示線程細節，并保存到top.txt中。其中CPU信息對應的含義如下：

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

2. perf

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。

3. sar和ksar

sar是System Ac tivity 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。

4. 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

$?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。

5. 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。

11:15:41?up?82?days, 20:34, 8?users,?load?average: 0.28, 0.40, 0.43

6. 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：

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：

7. 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。

#?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：

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。

8. 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。

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?0m0.011s
2401940638?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????0m0.098s
user?0m0.097s
sys?0m0.000s

9. 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。

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。

$?sudo apt install pcp pcp-gui

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

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：

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。

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?Data
i?–?Inode?and?File?System
j?– 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?–?Lustre
m?– 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?–?Sockets
t?–?TCP
x?–?Interconnect
y?– 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。

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。

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：

$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。

編輯：黃飛

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