Linux vmstat命令实战详解

vmstat命令是最常见的Linux/Unix监控工具，可以展现给定时间间隔的服务器的状态值,包括服务器的CPU使用率，内存使用，虚拟内存交换情况,IO读写情况。这个命令是我查看Linux/Unix最喜爱的命令，一个是Linux/Unix都支持，二是相比top，我可以看到整个机器的CPU,内存,IO的使用情况，而不是单单看到各个进程的CPU使用率和内存使用率(使用场景不一样)。

一般vmstat工具的使用是通过两个数字参数来完成的，第一个参数是采样的时间间隔数，单位是秒，第二个参数是采样的次数，如:

root@ubuntu:~# vmstat 2 1
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa
 1  0      0 3498472 315836 3819540    0    0     0     1    2    0  0  0 100  0

2表示每个两秒采集一次服务器状态，1表示只采集一次。

实际上，在应用过程中，我们会在一段时间内一直监控，不想监控直接结束vmstat就行了,例如:

root@ubuntu:~# vmstat 2  
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa
 1  0      0 3499840 315836 3819660    0    0     0     1    2    0  0  0 100  0
 0  0      0 3499584 315836 3819660    0    0     0     0   88  158  0  0 100  0
 0  0      0 3499708 315836 3819660    0    0     0     2   86  162  0  0 100  0
 0  0      0 3499708 315836 3819660    0    0     0    10   81  151  0  0 100  0
 1  0      0 3499732 315836 3819660    0    0     0     2   83  154  0  0 100  0

这表示vmstat每2秒采集数据，一直采集，直到我结束程序，这里采集了5次数据我就结束了程序。

好了，命令介绍完毕，现在开始实战讲解每个参数的意思。

r 表示运行队列(就是说多少个进程真的分配到CPU)，我测试的服务器目前CPU比较空闲，没什么程序在跑，当这个值超过了CPU数目，就会出现CPU瓶颈了。这个也和top的负载有关系，一般负载超过了3就比较高，超过了5就高，超过了10就不正常了，服务器的状态很危险。top的负载类似每秒的运行队列。如果运行队列过大，表示你的CPU很繁忙，一般会造成CPU使用率很高。

b 表示阻塞的进程,这个不多说，进程阻塞，大家懂的。

swpd 虚拟内存已使用的大小，如果大于0，表示你的机器物理内存不足了，如果不是程序内存泄露的原因，那么你该升级内存了或者把耗内存的任务迁移到其他机器。

free   空闲的物理内存的大小，我的机器内存总共8G，剩余3415M。

buff   Linux/Unix系统是用来存储，目录里面有什么内容，权限等的缓存，我本机大概占用300多M

cache cache直接用来记忆我们打开的文件,给文件做缓冲，我本机大概占用300多M(这里是Linux/Unix的聪明之处，把空闲的物理内存的一部分拿来做文件和目录的缓存，是为了提高 程序执行的性能，当程序使用内存时，buffer/cached会很快地被使用。)

si  每秒从磁盘读入虚拟内存的大小，如果这个值大于0，表示物理内存不够用或者内存泄露了，要查找耗内存进程解决掉。我的机器内存充裕，一切正常。

so  每秒虚拟内存写入磁盘的大小，如果这个值大于0，同上。

bi  块设备每秒接收的块数量，这里的块设备是指系统上所有的磁盘和其他块设备，默认块大小是1024byte，我本机上没什么IO操作，所以一直是0，但是我曾在处理拷贝大量数据(2-3T)的机器上看过可以达到140000/s，磁盘写入速度差不多140M每秒

bi: Blocks received from a block device (blocks/s).——每秒从块设备接收到的块数，即读块设备。
bo: Blocks sent to a block device (blocks/s).——每秒发送到块设备的块数，即写块设备。bi和bo一般都要接近0，不然就是IO过于频繁，需要调整。

cs 每秒上下文切换次数，例如我们调用系统函数，就要进行上下文切换，线程的切换，也要进程上下文切换，这个值要越小越好，太大了，要考虑调低线程或者进程的数目,例如在apache和nginx这种web服务器中，我们一般做性能测试时会进行几千并发甚至几万并发的测试，选择web服务器的进程可以由进程或者线程的峰值一直下调，压测，直到cs到一个比较小的值，这个进程和线程数就是比较合适的值了。系统调用也是，每次调用系统函数，我们的代码就会进入内核空间，导致上下文切换，这个是很耗资源，也要尽量避免频繁调用系统函数。上下文切换次数过多表示你的CPU大部分浪费在上下文切换，导致CPU干正经事的时间少了，CPU没有充分利用，是不可取的。

us 用户CPU时间，我曾经在一个做加密解密很频繁的服务器上，可以看到us接近100,r运行队列达到80(机器在做压力测试，性能表现不佳)。

sy 系统CPU时间，如果太高，表示系统调用时间长，例如是IO操作频繁。

id  空闲 CPU时间，一般来说，id + us + sy = 100,一般我认为id是空闲CPU使用率，us是用户CPU使用率，sy是系统CPU使用率。

wa 等待IO CPU时间。

那么我们在知道是cpu瓶颈后怎样判断导致该问题的原因是因为cpu本身处理能力不足还是cpu运行了太负责的算法或代码呢？

我们可以通过以下方案来解决：

第一步：确认cpu瓶颈，使用vmstat 2 5 （表示2秒取一次数据，一共取5次），查看显示的us 和 sy占比，如果达到或接近100%，说明确认cpu存在瓶颈

第二步：查看cpu中消耗资源最多的线程/进程， top 下可看到某个pid 耗的cpu ; 如 cpu 4 核，现在pid 使用率是200% 那很明显是pid 耗的比较多

  然后查看pid 下面的线程，如果线程处理的快且基本不耗cpu, 那就是cpu处理能力不够



若线程处理的慢且耗用cpu,则说明运行复杂的算法 或 代码逻辑有问题 

我的程序在其内部创建并执行了多个线程，我怎样才能在该程序创建线程后监控其中单个线程？我想要看到带有它们名称的单个线程详细情况（如，CPU/内存使用率）。

线程是现代操作系统上进行并行执行的一个流行的编程方面的抽象概念。当一个程序内有多个线程被叉分出用以执行多个流时，这些线程就会在它们之间共享特定的资源（如，内存地址空间、打开的文件），以使叉分开销最小化，并避免大量高成本的IPC（进程间通信）通道。这些功能让线程在并发执行时成为一个高效的机制。

在Linux中，程序中创建的线程（也称为轻量级进程，LWP）会具有和程序的PID相同的“线程组ID”。然后，各个线程会获得其自身的线程 ID（TID）。对于Linux内核调度器而言，线程不过是恰好共享特定资源的标准的进程而已。经典的命令行工具，如ps或top，都可以用来显示线程级 别的信息，只是默认情况下它们显示进程级别的信息。

这里提供了在Linux上显示某个进程的线程的几种方式。

 

方法一：PS

在ps命令中，“-T”选项可以开启线程查看。下面的命令列出了由进程号为<pid>的进程创建的所有线程。

1.$ ps -T -p <pid>

“SID”栏表示线程ID，而“CMD”栏则显示了线程名称。

 

方法二： Top

top命令可以实时显示各个线程情况。要在top输出中开启线程查看，请调用top命令的“-H”选项，该选项会列出所有Linux线程。在top运行时，你也可以通过按“H”键将线程查看模式切换为开或关。

1.$ top -H

2.     3

要让top输出某个特定进程<pid>并检查该进程内运行的线程状况：

$ top -H -p <pid>