57 | 套路篇：Linux 性能工具速查

在Linux系统的运维与优化工作中，掌握一系列高效、精准的性能分析工具是每位系统管理员和开发者不可或缺的技能。这些工具如同性能诊断的“显微镜”，能够帮助我们深入系统内部，洞察资源使用情况，定位瓶颈所在，从而实施有效的优化策略。本章“套路篇：Linux 性能工具速查”将为您汇总一系列常用的Linux性能分析工具，并简要介绍它们的基本用法、适用场景及一些高级技巧，旨在成为您性能调优路上的快速指南。

一、系统监控与概述工具

1. top

• 描述：top命令是Linux下最常用的性能分析工具之一，它能够实时显示系统中各个进程的资源占用情况，包括CPU、内存等。
• 用法：直接在终端输入top即可启动。通过P（按CPU使用率排序）、M（按内存使用率排序）等快捷键可以调整排序方式。
• 高级技巧：结合shift + <或shift + >调整显示的进程数，使用f键自定义显示字段。

2. htop

• 描述：htop是top命令的一个增强版本，提供了更丰富的界面和交互功能，如进程树视图、直接对进程进行操作（如结束进程）等。
• 安装：在多数Linux发行版中，htop可能不是预装的，需要通过包管理器安装。
• 用法：类似于top，但界面更加友好，支持鼠标操作。

3. vmstat

• 描述：vmstat（Virtual Memory Statistics）用于报告关于进程、内存、分页、块IO、陷阱以及CPU活动的信息。
• 用法：vmstat 1可以每秒刷新一次系统状态，便于观察变化趋势。
• 高级技巧：结合fields选项自定义显示字段，如vmstat -a 1添加显示活动内存和交换空间信息。

二、CPU与进程分析工具

1. pidstat

• 描述：pidstat是sysstat包中的一个工具，用于监控个别任务（进程）的CPU、内存、I/O等使用情况。
• 用法：例如，pidstat -u 1每秒报告所有进程的CPU使用情况。
• 高级技巧：使用-r选项监控内存使用情况，-d选项监控I/O使用情况。

2. perf

• 描述：perf是Linux内核自带的性能分析工具，用于收集关于程序运行时的各种性能参数，包括CPU缓存使用情况、分支预测错误等。
• 用法：perf top类似于top，但显示的是性能事件的统计信息；perf record和perf report则用于记录和分析程序执行过程中的性能数据。
• 高级技巧：利用perf annotate查看函数级别的性能热点，perf script将性能数据转换为可读的格式。

三、内存与缓存分析工具

1. free

• 描述：free命令用于显示Linux系统中空闲和已用的物理内存、交换空间（swap）及缓存（buffers/cache）的使用情况。
• 用法：直接输入free或free -h（以人类可读的格式显示）。
• 注意：Linux中的“空闲内存”概念与其他操作系统有所不同，因为Linux会积极使用未使用的内存作为缓存。

2. cachetop

• 描述：cachetop是一个实时监控系统缓存（包括dentries和inodes）使用情况的工具，有助于理解缓存的效率和瓶颈。
• 安装：在某些发行版中可能需要单独安装。
• 用法：启动后，cachetop会显示一个动态的缓存使用情况报告，包括命中率和丢失率等关键指标。

四、磁盘I/O分析工具

1. iostat

• 描述：iostat是sysstat包中的另一个工具，用于监控系统输入输出设备和CPU的使用情况。
• 用法：iostat -xz 1可以显示详细的磁盘和分区I/O统计信息，包括每秒的传输次数、读写请求等。
• 高级技巧：结合-d选项仅显示磁盘统计信息，-p选项显示分区统计信息。

2. iotop

• 描述：iotop类似于top，但它专注于显示磁盘I/O使用情况，能够实时显示哪些进程正在产生最多的磁盘读写操作。
• 安装：在某些Linux发行版中可能不是预装的。
• 用法：iotop启动后，会按I/O使用率排序显示进程列表，支持通过快捷键进行排序和过滤。

五、网络分析工具

1. iftop

• 描述：iftop是一个实时的网络带宽监控工具，可以显示网络接口上哪些连接正在占用最多的带宽。
• 安装：在某些Linux发行版中可能需要单独安装。
• 用法：启动iftop后，它会显示一个类似于top的界面，但专注于网络流量。

2. nethogs

• 描述：nethogs是一个网络流量监控工具，按进程显示网络带宽的使用情况。
• 安装：可能不是所有Linux发行版的预装软件。
• 用法：nethogs启动后，会列出所有正在使用网络带宽的进程及其对应的网络接口和速率。

六、综合与高级工具

1. sar

• 描述：sar（System Activity Reporter）是sysstat包中的一个强大工具，用于收集、报告或保存系统活动信息。
• 用法：sar可以收集多种类型的系统性能数据，包括CPU、内存、I/O、网络等，并支持将数据保存到文件中以便后续分析。
• 高级技巧：使用-A选项收集所有可用报告，-f选项从文件中读取数据。

2. trace-cmd

• 描述：trace-cmd是一个基于Ftrace的跟踪工具，能够捕捉Linux内核的低级行为，对于深入理解系统性能和调试非常有用。
• 用法：trace-cmd提供了多种跟踪模式，如record、report等，支持对内核函数的调用进行跟踪和分析。
• 高级技巧：结合Ftrace的过滤器功能，可以精确地定位到感兴趣的事件或函数调用。

结语

以上介绍的Linux性能工具仅是冰山一角，但它们已足够覆盖大多数常见的性能调优场景。在实际使用中，建议根据具体需求和系统环境选择合适的工具，并结合多种工具的数据进行综合分析，以得出准确的性能瓶颈和优化方案。记住，性能调优是一个持续的过程，需要不断地观察、分析和调整。希望本章内容能成为您Linux性能优化之旅中的有力助手。