Linux CentOs7 监控CPU 内存 硬盘IO读写，网络负载占用等 (cbww.cn)

一般我们都知道TOP命令可以加载服务器的负载详情，但界面不太友好。因此用到htop

我们开发的软件服务需要在服务器上运行，所以服务器性能代表了软件的性能上限，因此服务器性能调优是个十分重要的环节，然而大部分同学对服务器性能调优关注的较少，今天从3个部分对服务器性能调优进行介绍，分别是：服务器配置选择，服务器负载分析，服务器内核参数调优。

服务器配置选择

服务器一般是由CPU、内存、磁盘和网卡组成，因此选择服务器配置就是选择CPU核数、内存大小、磁盘大小及类型、网络带宽。但是，服务器配置的选择是很难标准化的，也就是说很难推断出“一台需要达到1000TPS的后端服务器”的配置应该是什么样的。因为软件的最终运行性能与软件的实现方式是紧密相关的，即使是同一个后端应用程序中的两个接口，由于具体功能的差别，性能也会有所差别。

因此，服务器配置的选择应该基于具体的测试结果。一开始可以选用配置较低的服务器做调优和测试，并以该服务器的测试结果作为选择服务器的依据。

以一个订单业务为例，经过测试后，一台配置为4核 CPU 、16GB内存、10Mbps带宽、50GB机械磁盘的服务器的测试结果为：支持50并发量和300TPS吞吐量（增大并发量后会出现超时报错）。而在压力测试过程中， CPU 的使用率接近75%，内存使用率在 50％以下，带宽使用率在50％以下，除去日志以外无磁盘操作。

因此可以认为，一台配置为4核 CPU ( CPU 使用率需要在75％以下）、8GB内存（内存使用率可以接近100%)、 5Mbps 带宽（带宽使用率可以接近100%）的服务器，可以满足订单接口支持50并发量、300TPS吞吐量的压力。

如果需要达到200并发数、2400TPS吞吐量的目标的话，则需要8台配置为4核 CPU 、8GB内存、5Mbps带宽的服务器，或者1台配置为32核 CPU 、64GB内存、40Mbps带宽的服务器。当然，最终的服务器配置还是需要通过测试来验证。

注意：在以上订单接口的例子中，后端服务器和数据库等服务器需要一起调试，避免后端服务器性能过剩，而数据库等服务器性能不足的情况发生。另外，以上选择服务器配置的方法不一定适用于所有场景，请斟酌参考。

服务器负载分析

在性能调优时，需要先对服务器负载进行分析，通常而言，我们主要分析CPU使用率、内存使用率、磁盘I/O，服务器负载和带宽使用情况。

CPU使用率

CPU使用率反应的是CPU的忙碌情况。当CPU达到100%时，部分进程会进入等待状态，CPU暂时不会对其进行处理。在实际情况下，为了应对一下突发性的请求压力，服务器CPU使用率一般需要在75%以下。如果一台服务器的CPU使用率多次高于75%，这时候就考虑增加新的服务器。

监控CPU使用率我推荐大家使用htop工具，可以非常直观看到CPU使用率、内存使用率、及负载等信息。

使用htop查看CPU负载

首先我们需要安装htop，以centos为例，安装命令如下：

 

安装htop

yum install -y epel-releaseyum install -y htop

cpu负载

如上图所示，这是一个4核CPU服务器，在截图的时候其中3核CPU使用率都超过了75%，再观察一会发现所有CPU的使用率都在85%左右徘徊，说明CPU负载很高了，需要考虑增加新的服务器。

内存使用率

内存使用率反应的是内存的使用情况。内存用于存放程序的代码及数据，一般分为物理内存和虚拟内存，其中物理内存指的是服务器的内存，而虚拟内存指的是硬盘的一块空间。当物理内存使用率达到100%时将会使用虚拟内存。需要注意的是，虚拟内存的读写速度远远低于物理内存，如果程序被放在了虚拟内存执行，那么程序的执行效率会变得很低。

一般而言，服务器的物理内存应该保持在80%以下，虚拟内存使用率保持在0%。

服务器内存使用情况还是可以通过hop工具进行查看

内存使用率

上面显示了服务器的内存使用情况：总内存16G，使用了10G左右，内存使用率62%，可以继续使用，同时关闭了Swap虚拟内存。

在下​​MEM%​​栏中显示了单个进程的内存使用率。

磁盘I/O

磁盘I/O指的是磁盘的读写，在软件系统中，日志、文件操作、数据库操作都会造成磁盘读写压力，其中又以数据库操作为甚，在高并发情况下往往数据库会首先成为系统的瓶颈。

磁盘监控我推荐大家使用iostat工具，可以很方便查看磁盘的使用情况。

使用iostat查看磁盘I/O

首先我们需要安装​​iostat​​，以centos为例，安装命令如下：

yum install sysstat -y

# 查看磁盘总体读写情况， 1代表每1秒读取一次数据
iostat -x 1

磁盘IO

输入​​iostat​​​命令后，磁盘总体读写情况如上所示。磁盘负载主要关注2个指标：​​%idle​​​，​​%util​​

  • ​​%idle​​:表示CPU除去等待磁盘I/O以外的空闲时间百分比，这个指标应该要保证在70%以上
  • ​​%util​​:该设备用于I/O操作的时间百分比，这个指标需要保证在70%以下，当到达100%时表示已经满负载。为了降低磁盘负载，可以采用性能更高的磁盘（OSD，PCIE）或者降低磁盘的操作频率（异步写、合并写）

平均负载

平均负载指的是单位时间内平均的活跃进程数，是一个表示服务器负载的指标。一般情况下需要保证平均负载的值小于当前服务器的CPU核数。

同样的，查看服务器平均负载我们也可以使用​​htop​​命令

在这里我们主要关注​​Load average​​指标，上图有3个数字，分别代表1分钟，5分钟，15分钟的平均负载。

一般情况下服务器的平均负载需要小于当前服务器的CPU核数，为了应对突发状况，服务器的平均负载应该在75%即3 以下，很显然，上图这台服务器平均负载超过了75%，需要考虑提升性能了。

网络使用情况

网络使用情况也是监控的重要指标。当带宽不足时会大大增加请求的响应时间。为了防止突发性并发压力，应该保证服务器的带宽使用率在80%以上。这里需要注意的是，物理网卡限制了服务器所能使用的最大宽带。

查看网络使用情况我推荐使用​​nload​​工具。

使用nload查看网络

首先需要安装nload，以centos为例

yum install nload -y

安装完成后我们直接运行​​nload​​

nload

 

 

输入​​nload​​命令后，网络使用情况如上图所示。其中，网络使用情况分为流入网卡的数据与流出网卡的数据。流入网卡的对应下行带宽的网速，流出网卡的数据对应上行带宽的网速。如果 “当前网速” 持续接近 “最大网速” 时，代表带宽使用率已经接近100%。

指标说明：

  • Curr：当前网速
  • Avg：平均网速
  • Min：最小网速
  • Max：最大网速
  • Ttl：总流量

如还不满意可用iftop

使用iftop命令，
CentOS系统下使用yum install iftop -y进行安装（非常好用其他的真的一般）**

iftop -P （可动态展示所有有流量的连接，包含端口解析）
-i：指定需要监测的网卡
-n：将输出的主机信息都通过IP显示，不进行DNS反向解析
-B：将输出以bytes为单位显示网卡流量，默认是bits
-p：以混杂模式运行iftop，此时iftop可以作为网络嗅探器使用
-N：只显示连接端口号，不显示端口对应的服务名称
-P：显示主机以及端口信息，这个参数非常有用
-F：显示特定网段的网卡进出流量
-m：设置iftop输出界面中最上面的流量刻度最大值，流量刻度分五个大段显示

 界面上面显示的是类似刻度尺的刻度范围，为显示流量图形的长条作标尺用的。
#"TX"：从网卡发出的流量
#"RX"：网卡接收流量
#"TOTAL"：网卡发送接收总流量
#"cum"：iftop开始运行到当前时间点的总流量
#"peak"：网卡流量峰值
#"rates"：分别表示最近2s、10s、40s 的平均流量

iftop交互式参数：

参数      含义
P        暂停/继续 (Display unpaused/paused )
h        帮助/显示（help / Display）
b        平均流量刻度条开关 （Bars on/off）
B        2s、10s、40s内的平均流量 （Bars show 2s/10s/40s average）
T        显示/隐藏每个连接的总流量（ show / hide cumulative totals）
j/k      上移/下滚（通vi hjkl 左上下右）
l        过滤 （screen filter > IP、主机名或端口支持模糊查询  ctrl+删除键回退）
L        对数尺度、计算尺;  直线标度、线性标尺  (logarithmic scale && linear scale)==加个进度条比例不同
q        退出（quit）
n        DNS解析开关（DNS resolution off/on）主要看hosts 文件有无
s/d      显示源/目的主机信息  show/hide  source/dest host
S/D      显示源/目的端口信息  port display  dest/source或on
t        仅显示接收流量。received traffic only ， 仅显示发送流量 sent traffic only，接收发送同时显示  two line per host 接收发送合并显示 one line per host
N        端口号及对应服务名称切换，只识别通用端口修改后不显示服务。port resolution on/off
p        全量显示/关闭端口信息   (port display off/on)
1/2/3    根据近2 秒、10 秒、40 秒的平均网络流量排序  sort by col 1/2/3
<        根据源ip/主机名排序 （sort by  source）
>        根据目的地址ip或主机名排序 (sort by dest)
o        冻结当前连接显示  order frozen/unfrozen

 

 

服务器内核参数调优

光有强大的物理性能是不够的，还需要对内核参数进行调优，这样才能在高并发压力下充分体现服务器应有的性能。当然，并不是所有的服务器都需要做高并发性能调优，一般来说，只需要对要处理高并发请求的服务器进行内核参数调优即可，常见的包括：前端服务器，后端服务器，数据库服务器。

服务器常见的调优参数主要有两个：单个进程最大打开文件数 和 TCP相关设置。

单个进程最大打开文件数

修改单个文件最大打开文件数，只需要编辑​​/etc/security/limits.conf​​文件，在文件末尾加上以下四句

* soft  nofile  65535
* hard  nofile  65535
* soft  nproc 65535
* hard  nproc 65535

其中​​*​​ 代表所有用户，65536代表修改的值，重启后生效。

TCP相关设置

修改TCP相关参数，可以优化TCP高并发通信，编辑​​/etc/sysctl.conf​​文件，添加以下内容

# 为防止洪水，高并发系统需要将此项关闭
net.ipv4.tcp_syncookies = 0# 开启TCP连接重用，允许处理TIME-WAIT状态的连接重新用于新的TCP连接
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1# 开启快速回收TCP连接中处于TIME-WAIT状态的连接
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1＃修改超时时间（ s )，该值表示如果连接由本端关闭，则连接处于 FIN-WAIT-2状态的时间为 
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30＃当 keepalive（长连接）启用的时候，TCP发送 keepalive 消息（探测包）的时间间隔（ s ),默认为2个小时
net.ipv4.tcp_keepalive_time =1200＃服务器对外连接的端口范围，影响该服务器与其他服务器的连接数
net.ipv4.ip_local_port_range =102465535#SYN队列的长度，可以容纳更多等待连接的网络连接数，默认为1024 
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 65535＃保持 TIME_WAIT 状态连接的最大数量，如果超过此值，TIME_WAIT 将立刻被清除并打印警告信息，默认为180000
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets =5000＃每个网络接口接收数据包的速率比内核处理这些包的速率快时，允许送到队列的数据包的最大数目
net.core.netdev_max_backlog =65535# TCP最大连接数
net.core.somaxconn = 65535＃预留用于接收缓冲的内存默认值（字节） 
net.core.rmem_default = 8388608＃预留用于接收缓冲的内存最大值（字节） 
net.core.rmem_max = 16777216＃预留用于发送缓冲的内存默认值（字节） 
net.core.wmem_default = 8388608＃预留用于发送缓冲的内存最大值（字节） 
net.core.wmem_maX = 16777216＃避免时间戳异常
net.ipv4.tcp_timestamps = 0＃系统中最多有多少个 TCP 套接字不被关联到任何一个用户文件句柄上，如果超过这个数字，连接将即刻被复位并打印警告信息，这个限制仅仅是为了防止简单的DoS 攻击
net.ipv4.tcp_max_orphans =3276800

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