Linux在具有高稳定性、可靠性的同时，具有很好的可伸缩性和扩展性，能够针对不同的应用和硬件环境调整，优化出满足当前应用需要的最佳性能。因此企业在维护Linux系统、进行系统调优时，了解系统性能分析工具是至关重要的。

　　在Linux下有很多系统性能分析工具，比较常见的有top、free、ps、time、timex、uptime等。下文将介绍几个较为重要的性能分析工具vmstat、iostat和sar及其使用。

用vmstat监视内存使用情况

　　vmstat是Virtual Meomory Statistics（虚拟内存统计）的缩写，可对操作系统的虚拟内存、进程、CPU活动进行监视。它是对系统的整体情况进行统计，不足之处是无法对某个进程进行深入分析。

　　首先，什么是virtual memory？ 简单的说，linux支持应用程序使用比实际内存更大的内存空间，这是通过将硬盘上一个特定的分区（swap分区）或者一个特定的文件作为内存的扩展来做到的。当实际内存不够用时，linux根据某种策略，将内存中的部分空间写到交换分区以便留出应用程序运行所需要的内存空间(参考：Understanding Virtual Memory , What is Vitual Memory)。但是，一旦开始使用交换空间，磁盘活动自然就多起来，cpu利用率就降低下来（因为磁盘的速度比内存和cpu慢多了）。这就是为什么vmstat会同时显示磁盘和cpu活动情况的原因。

　　vmstat的语法如下：

CODE:
vmstat [-V] [-n] [delay [count]]
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　　其中，－V表示打印出版本信息；－n表示在周期性循环输出时，输出的头部信息仅显示一次；delay是两次输出之间的延迟时间；count是指按照这个时间间隔统计的次数。

　　vmstat输出的各个字段的含义可以参考man vmstat的解释，下面就我的理解说一下vmstat常用的几种使用方式。

1、观察磁盘活动情况

　　磁盘活动情况主要从以下几个指标了解：
　　bi：表示从磁盘每秒读取的块数(blocks/s)。数字越大，表示读磁盘的活动越多。
　　bo：表示每秒写到磁盘的块数（blocks/s）。数字越大，表示写磁盘的活动越多。
　　wa：cpu等待磁盘I／O（未决的磁盘IO）的时间比例。数字越大，表示文件系统活动阻碍cpu的情况越严重，因为cpu在等待慢速的磁盘系统提供数据。wa为0是最理想的。如果wa经常大于10，可能文件系统就需要进行性能调整了。

procs:
r-->在运行队列中等待的进程数
b-->在等待io的进程数
w-->可以进入运行队列但被替换的进程
memoy
swap-->现时可用的交换内存（k表示）
free-->空闲的内存（k表示）
pages
re－－》回收的页面
mf－－》非严重错误的页面
pi－－》进入页面数（k表示）
po－－》出页面数（k表示）
fr－－》空余的页面数（k表示）
de－－》提前读入的页面中的未命中数
sr－－》通过时钟算法扫描的页面
disk 显示每秒的磁盘操作。 s表示scsi盘，0表示盘号
fault 显示每秒的中断数
in－－》设备中断
sy－－》系统中断
cy－－》cpu交换
cpu 表示cpu的使用状态
cs－－》用户进程使用的时间
sy－－》系统进程使用的时间
id－－》cpu空闲的时间
如果 r经常大于 4 ，且id经常少于40，表示cpu的负荷很重。
如果pi，po 长期不等于0，表示内存不足。
如果disk 经常不等于0， 且在 b中的队列 大于3， 表示 io性能不好。

2、观察cpu活动情况

　　vmstat比top更能反映出cpu的使用情况：
　　us：用户程序使用cpu的时间比例。这个数字越大，表示用户进程越繁忙。
　　sy：系统调用使用cpu的时间比例。注意，NFS由于是在内核里面运行的，所以NFS活动所占用的cpu时间反映在sy里面。这个数字经常很大的话，就需要注意是否某个内核进程，比如NFS任务比较繁重。如果us和sy同时都比较大的话，就需要考虑将某些用户程序分离到另外的服务器上面，以免互相影响。
　　id：cpu空闲的时间比例。
　　wa：cpu等待未决的磁盘IO的时间比例。

用iostat监视I/O子系统情况

　　iostat是I/O statistics（输入/输出统计）的缩写，iostat工具将对系统的磁盘操作活动进行监视。它的特点是汇报磁盘活动统计情况，同时也会汇报出CPU使用情况。同vmstat一样，iostat也有一个弱点，就是它不能对某个进程进行深入分析，仅对系统的整体情况进行分析。

　　iostat的语法如下：

CODE:
iostat [ -c | -d ] [ -k ] [ -t ] [ -V ] [ -x [ device ] ] [ interval [ count ] ]
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　　其中，-c为汇报CPU的使用情况；-d为汇报磁盘的使用情况；-k表示每秒按kilobytes字节显示数据；-t为打印汇报的时间；-v表示打印出版本信息和用法；-x device指定要统计的设备名称，默认为所有的设备；interval指每次统计间隔的时间；count指按照这个时间间隔统计的次数。

　　iostat一般的输出格式如下：

CODE:
Linux 2.4.18-18smp (builder.linux.com) 2003年03月07日

avg-cpu: %user %nice %sys %idle
4.81 0.01 1.03 94.15

Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn
dev3-0 30.31 1117.68 846.52 16104536 12197374
dev3-1 7.06 229.61 40.40 3308486 582080

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device显示设备名
r/s显示每秒读磁盘操作的次数
w/s 显示每秒写磁盘操作的次数
kr/s 显示每秒读数据总量 单位K
kw/s 显示每秒写数据总量 单位K
wait 显示平均的等待事务数量
actv 显示正在处理的平均事务总量
svc_t 显示凭据服务周期 单位 ms
%w 显示等待时间的百分数
%b 显示磁盘工作时间的百分数

　　对于输出中各字段的含义，iostat的帮助中有详细的说明。

使用sar进行综合分析

引用:
表1 sar参数说明

选项 功能
-A 汇总所有的报告
-a 报告文件读写使用情况
-B 报告附加的缓存的使用情况
-b 报告缓存的使用情况
-c 报告系统调用的使用情况
-d 报告磁盘的使用情况
-g 报告串口的使用情况
-h 报告关于buffer使用的统计数据
-m 报告IPC消息队列和信号量的使用情况
-n 报告命名cache的使用情况
-p 报告调页活动的使用情况
-q 报告运行队列和交换队列的平均长度
-R 报告进程的活动情况
-r 报告没有使用的内存页面和硬盘块
-u 报告CPU的利用率
-v 报告进程、i节点、文件和锁表状态
-w 报告系统交换活动状况
-y 报告TTY设备活动状况

 

　　sar是System Activity Reporter（系统活动情况报告）的缩写。顾名思义，sar工具将对系统当前的状态进行取样，然后通过计算数据和比例来表达系统的当前运行状态。它的特点是可以连续对系统取样，获得大量的取样数据；取样数据和分析的结果都可以存入文件，所需的负载很小。sar是目前Linux上最为全面的系统性能分析工具之一，可以从14个大方面对系统的活动进行报告，包括文件的读写情况、系统调用的使用情况、串口、CPU效率、内存使用状况、进程活动及IPC有关的活动等，使用也是较为复杂。

　　sar的语法如下：

CODE:
sar [-option] [-o file] t [n]
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　　它的含义是每隔t秒取样一次，共取样n次。其中-o file表示取样结果将以二进制形式存入文件file中。

　　另一种语法如下：

CODE:
sar [-option] [-s time] [-e time] [-i sec] [-f file]
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　　含义是表示从file文件中取出数据，如果没有指定-f file，则从标准数据文件/var/adm/sa/sadd取数据，其中dd表示当前天。另外，-s time表示起始时间；-e time表示停止时间；-i sec表示取样的时间间隔，如果不指定则表示取文件中所有的数据。对于具体的选项参见表1。

　　一般它与-q和-u联合使用，以便对每个CPU的使用情况进行分析，比如运行如下命令：

CODE:
sar -q -u 5 1
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　　将输出如下：

CODE:
Linux 2.4.18-18smp (builder.linux.com) 2003年03月07日

09时46分16? CPU %user %nice %system %idle
09时46分21? all 0.20 0.00 0.00 99.80

09时46分16? runq-sz plist-sz ldavg-1 ldavg-5
09时46分21? 0 91 0.00 0.00

Average: CPU %user %nice %system %idle
Average: all 0.20 0.00 0.00 99.80

Average: runq-sz plist-sz ldavg-1 ldavg-5
Average: 0 91 0.00 0.00

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　　由于sar命令太复杂，只有通过熟练使用才能了解每个选项的含义，对于sar输出中每个字段的含义运行man sar命令可以得到详细的解释。