[转帖]《Linux性能优化实战》笔记（25）—— 总结：Linux 性能工具速查

一、 性能工具速查

在梳理性能工具之前，首先给你提一个问题，那就是，在什么情况下，我们才需要去查找、挑选性能工具呢？

其实在我看来，只有当你想了解某个性能指标，却不知道该怎么办的时候，才会想到，“要是有一个性能工具速查表就好了”这个问题。如果已知一个性能工具可用，我们更多会去查看这个工具的手册，找出它的功能、用法以及注意事项。

关于工具手册的查看，man 应该是我们最熟悉的方法，我在专栏中多次介绍过。实际上，除了 man 之外，还有另外一个查询命令手册的方法，也就是 info。info 可以理解为 man 的详细版本，提供了诸如节点跳转等更强大的功能。相对来说，man
的输出比较简洁，而 info 的输出更详细。所以，我们通常使用 man 来查询工具的使用方法，只有在 man 的输出不太好理解时，才会再去参考 info 文档。

在选择性能工具时，除了要考虑性能指标这个目的外，还要结合待分析的环境来综合考虑。比如，实际环境是否允许安装软件包，是否需要新的内核版本等。明白了工具选择的基本原则后，我们来看 Linux 的性能工具。首先还是要推荐下面这张图，也就是 Brendan Gregg 整理的性能工具谱图。我在专栏中多次提到过，你肯定也已经参考过。

这张图从 Linux 内核的各个子系统出发，汇总了对各个子系统进行性能分析时，你可以选择的工具。不过，虽然这个图是性能分析最好的参考资料之一，它其实还不够具体。比如，当你需要查看某个性能指标时，这张图里对应的子系统部分，可能有多个性能工具可供选择。但实际上并非所有这些工具都适用，具体要用哪个还需要你去查找每个工具的手册，对比分析做出选择。

那么，有没有更好的方法来理解这些工具呢？我的建议，还是从性能指标出发，根据性能指标的不同，将性能工具划分为不同类型。比如，最常见的就是可以根据 CPU、内存、磁盘I/O 以及网络的各类性能指标，将这些工具进行分类。接下来，我就从 CPU、内存、磁盘 I/O 以及网络等几个角度，梳理这些常见的 Linux 性能工具，特别是从性能指标的角度出发，理清楚到底有哪些工具，可以用来监测特定的性能指标。这些工具，实际上贯穿在我们专栏各模块的各个案例中。为了方便你查看，我将它们都
整理成了表格，并增加了每个工具的使用场景。

 

二、 CPU 性能工具

首先，从 CPU 的角度来说，主要的性能指标就是 CPU 的使用率、上下文切换以及 CPUCache 的命中率等。

从这些指标出发，再把 CPU 使用率，划分为系统和进程两个维度，我们就可以得到下面这个 CPU 性能工具速查表。注意，因为每种性能指标都可能对应多种工具，我在每个指标的说明中，都帮你总结了这些工具的特点和注意事项。这些也是你需要特别关注的地方。

 

三、 内存性能工具

从内存的角度来说，主要的性能指标，就是系统内存的分配和使用、进程内存的分配和使用以及 SWAP 的用量。

 

四、 磁盘 I/O 性能工具

接下来，从文件系统和磁盘 I/O 的角度来说，主要性能指标，就是文件系统的使用、缓存和缓冲区的使用，以及磁盘 I/O 的使用率、吞吐量和延迟等。

 

五、 网络性能工具

从网络的角度来说，主要性能指标就是吞吐量、响应时间、连接数、丢包数等。根据TCP/IP 网络协议栈的原理，我们可以把这些性能指标，进一步细化为每层协议的具体指标。这里我同样用一张图，分别从链路层、网络层、传输层和应用层，列出了各层的主要指标。

 

六、 基准测试工具

除了性能分析外，很多时候，我们还需要对系统性能进行基准测试。比如在文件系统和磁盘 I/O 模块中，我们使用 fio 工具，测试了磁盘 I/O 的性能。在网络模块中，我们使用 iperf、pktgen 等，测试了网络的性能。而在很多基于 Nginx 的案例中，我们则使用 ab、wrk 等，测试 Nginx 应用的性能。除了专栏里介绍过的这些工具外，对于 Linux 的各个子系统来说，还有很多其他的基准测试工具可能会用到。下面这张图，是 Brendan Gregg 整理的 Linux 基准测试工具图谱，你可以保存下来，在需要时参考。