内存瓶颈
free
free 是查看内存使用情况，包括物理内存、交换内存 (swap) 和内核缓冲区内存。
free -h -s 3 表示每隔三秒输出一次内存情况，命令如下
[1014154@cc69dd4c5-4tdb5 ~]$ free total used free shared buff/cache available Mem: 119623656 43052220 45611364 4313760 30960072 70574408 Swap: 0 0 0 [1014154@cc69dd4c5-4tdb5 ~]$ free -h -s 3 total used free shared buff/cache available Mem: 114G 41G 43G 4.1G 29G 67G Swap: 0B 0B 0B total used free shared buff/cache available Mem: 114G 41G 43G 4.1G 29G 67G Swap: 0B 0B 0B
Mem：是内存的使用情况。
Swap：是交换空间的使用情况。
total： 系统总的可用物理内存和交换空间大小。
used： 已经被使用的物理内存和交换空间。
free： 还有多少物理内存和交换空间可用使用，是真正尚未被使用的物理内存数量。
shared：被共享使用的物理内存大小。
buff/cache：被 buffer（缓冲区） 和 cache（缓存） 使用的物理内存大小。
available： 还可以被应用程序使用的物理内存大小，它是从应用程序的角度看到的可用内存数量，available ≈ free + buffer + cache。
交换空间 (swap space)
swap space 是磁盘上的一块区域，当系统物理内存吃紧时，Linux 会将内存中不常访问的数据保存到 swap 上，这样系统就有更多的物理内存为各个进程服务，而当系统需要访问 swap 上存储的内容时，再将 swap 上的数据加载到内存中，这就是常说的换出和换入。交换空间可以在一定程度上缓解内存不足的情况，但是它需要读写磁盘数据，所以性能不是很高。
vmstat（推荐）
vmstat（VirtualMeomoryStatistics，虚拟内存统计）是 Linux 中监控内存的常用工具，可对操作系统的虚拟内存、进程、CPU 等的整体情况进行监视，推荐使用。
vmstat 5 3 表示每隔 5 秒统计一次，一共统计三次。
[1014154@cc69dd4c5-4tdb5 ~]$ vmstat 5 3 procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu----- r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st 8 0 0 45453212 374768 30763728 0 0 14 99 1 1 11 10 78 0 1 10 0 0 45489232 374768 30763360 0 0 2 1275 95118 97908 13 11 75 0 1 6 0 0 45452908 374768 30765148 0 0 0 3996 89924 92073 12 10 78 0 1
procs
r：表示运行和等待 CPU 时间片的进程数（就是说多少个进程真的分配到 CPU），这个值如果长期大于系统 CPU 个数，说明 CPU 不足，需要增加 CPU。 b：表示在等待资源的进程数，比如正在等待 I/O 或者内存交换等。
memory
swpd：表示切换到内存交换区的内存大小，即虚拟内存已使用的大小（单位 KB），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：表示当前空闲的物理内存。 buff：表示缓冲大小，一般对块设备的读写才需要缓冲 Cache：表示缓存大小，一般作为文件系统进行缓冲，频繁访问的文件都会被缓存，如果 cache 值非常大说明缓存文件比较多，如果此时 io 中的 bi 比较小，说明文件系统效率比较好。
swap
si：表示数据由磁盘读入内存；通俗的讲就是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。 so：表示由内存写入磁盘，也就是由内存交换区进入内存的数据大小。
注意：一般情况下 si、so 的值都为 0，如果 si、so 的值长期不为 0，则说明系统内存不足，需要增加系统内存
io
bi：表示由块设备读入数据的总量，即读磁盘，单位 kb/s bo：表示写到块设备数据的总量，即写磁盘，单位 kb/s
注意：如果 bi+bo 的值过大，且 wa 值较大，则表示系统磁盘 IO 瓶颈。
system
in：表示某一时间间隔内观测到的每秒设备终端数。 cs：表示每秒产生的上下文切换次数，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。
注意：这两个值越大，则由内核消耗的 CPU 就越多。
CPU
us：表示用户进程消耗的 CPU 时间百分比，us 值越高，说明用户进程消耗 CPU 时间越多，如果长期大于 50%，则需要考虑优化程序或者算法。 sy：表示系统内核进程消耗的 CPU 时间百分比，一般来说 us+sy 应该小于 80%，如果大于 80%，说明可能存在 CPU 瓶颈。 id：表示 CPU 处在空间状态的时间百分比。 wa：表示 IP 等待所占用的 CPU 时间百分比，wa 值越高，说明 I/O 等待越严重，根据经验 wa 的参考值为 20%，如果超过 20%，说明 I/O 等待严重，引起 I/O 等待的原因可能是磁盘大量随机读写造成的，也可能是磁盘或者监控器的贷款瓶颈（主要是块操作）造成的。
sar
sar 和 free 类似 sar -r 3 每隔三秒输出一次内存信息：
[root@localhost ~]# sar -r 3 Linux 3.10.0-1062.el7.x86_64 (localhost.localdomain) 2020年04月28日 _x86_64_ (2 CPU) 15时40分10秒 kbmemfree kbmemused %memused kbbuffers kbcached kbcommit %commit kbactive kbinact kbdirty 15时40分13秒 106800 1314960 92.49 2144 573248 4110864 116.82 563664 498888 36 15时40分16秒 106816 1314944 92.49 2144 573248 4110864 116.82 563668 498888 36 15时40分19秒 106816 1314944 92.49 2144 573248 4110864 116.82 563668 498888 36
CPU 瓶颈
查看机器 cpu 核数
CPU总核数 = 物理CPU个数 * 每颗物理CPU的核数
总逻辑CPU数 = 物理CPU个数 * 每颗物理CPU的核数 * 超线程数
查看 CPU 信息（型号）
[1014154@cc69dd4c5-4tdb5 ~]$ cat /proc/cpuinfo | grep name | cut -f2 -d: | uniq -c 32 Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2650 v4 @ 2.20GHz
查看物理 CPU 个数
[1014154@cc69dd4c5-4tdb5 ~]$ cat /proc/cpuinfo| grep "physical id"| sort| uniq| wc -l 16
查看每个物理 CPU 中 core 的个数 (即核数)
[1014154@cc69dd4c5-4tdb5 ~]$ cat /proc/cpuinfo| grep "cpu cores"| uniq cpu cores : 2
查看逻辑 CPU 的个数
[1014154@cc69dd4c5-4tdb5 ~]$ cat /proc/cpuinfo| grep "processor"| wc -l 32
top
在 Linux 内核的操作系统中，进程是根据虚拟运行时间（由进程优先级、nice 值加上实际占用的 CPU 时间进行动态计算得出）进行动态调度的。在执行进程时，需要从用户态转换到内核态，用户空间不能直接操作内核空间的函数。通常要利用系统调用来完成进程调度，而用户空间到内核空间的转换通常是通过软中断来完成的。例如要进行磁盘操作，用户态需要通过系统调用内核的磁盘操作指令，所以 CPU 消耗的时间被切分成用户态 CPU 消耗、系统（内核） CPU 消耗，以及磁盘操作 CPU 消耗。执行进程时，需要经过一系列的操作，进程首先在用户态执行，在执行过程中会进行进程优先级的调整（nice），通过系统调用到内核，再通过内核调用，硬中断、软中断，让硬件执行任务。执行完成之后，再从内核态返回给系统调用，最后系统调用将结果返回给用户态的进程。
top 可以查看 CPU 总体消耗，包括分项消耗，如 User，System，Idle，nice 等。Shift + H 显示 java 线程；Shift + M 按照内存使用排序；Shift + P 按照 CPU 使用时间（使用率）排序；Shift + T 按照 CPU 累积使用时间排序；多核 CPU，进入 top 视图 1，可以看到各各 CPU 的负载情况。
top - 15:24:11 up 8 days, 7:52, 1 user, load average: 5.73, 6.85, 7.33 Tasks: 17 total, 1 running, 16 sleeping, 0 stopped, 0 zombie %Cpu(s): 13.9 us, 9.2 sy, 0.0 ni, 76.1 id, 0.1 wa, 0.0 hi, 0.1 si, 0.7 st KiB Mem : 11962365+total, 50086832 free, 38312808 used, 31224016 buff/cache KiB Swap: 0 total, 0 free, 0 used. 75402760 avail Mem PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 300 ymmapp 20 0 17.242g 1.234g 14732 S 2.3 1.1 9:40.38 java 1 root 20 0 15376 1988 1392 S 0.0 0.0 0:00.06 sh 11 root 20 0 120660 11416 1132 S 0.0 0.0 0:04.94 python 54 root 20 0 85328 2240 1652 S 0.0 0.0 0:00.00 su 55 ymmapp 20 0 17432 1808 1232 S 0.0 0.0 0:00.00 bash 56 ymmapp 20 0 17556 2156 1460 S 0.0 0.0 0:00.03 control.sh 57 ymmapp 20 0 11880 740 576 S 0.0 0.0 0:00.00 tee 115 ymmapp 20 0 17556 2112 1464 S 0.0 0.0 0:00.02 control_new_war 133 root 20 0 106032 4240 3160 S 0.0 0.0 0:00.03 sshd 134 ymmapp 20 0 17080 6872 3180 S 0.0 0.0 0:01.82 ops-updater 147 ymmapp 20 0 17956 2636 1544 S 0.0 0.0 0:00.07 control.sh 6538 ymmapp 20 0 115656 10532 3408 S 0.0 0.0 0:00.46 beidou-agent 6785 ymmapp 20 0 2572996 22512 2788 S 0.0 0.0 0:03.44 gatherinfo4dock 29241 root 20 0 142148 5712 4340 S 0.0 0.0 0:00.04 sshd 29243 1014154 20 0 142148 2296 924 S 0.0 0.0 0:00.00 sshd 29244 1014154 20 0 15208 2020 1640 S 0.0 0.0 0:00.00 bash 32641 1014154 20 0 57364 2020 1480 R 0.0 0.0 0:00.00 top
第一行：15:24:11 up 8 days, 7:52, 1 user, load average: 5.73, 6.85, 7.33： 15:24:11 系统时间，up 8 days 运行时间，1 user 当前登录用户数，load average 负载均衡情况，分别表示 1 分钟，5 分钟，15 分钟负载情况。
第二行：Tasks: 17 total, 1 running, 16 sleeping, 0 stopped, 0 zombie： 总进程数 17，运行数 1，休眠 16，停止 0，僵尸进程 0。
第三行：%Cpu(s): 13.9 us, 9.2 sy, 0.0 ni, 76.1 id, 0.1 wa, 0.0 hi, 0.1 si, 0.7 st： 用户空间 CPU 占比 13.9%，内核空间 CPU 占比 9.2%，改变过优先级的进程 CPU 占比 0%，空闲 CPU 占比 76.1，IO 等待占用 CPU 占比 0.1%，硬中断占用 CPU 占比 0%，软中断占用 CPU 占比 0.1%, 当前 VM 中的 cpu 时钟被虚拟化偷走的比例 0.7%。
第四和第五行表示内存和 swap 区域的使用情况。
第七行表示：
PID: 进程 id
USER: 进程所有者
PR: 进程优先级
NI:nice 值。负值表示高优先级，正值表示低优先级
VIRT: 虚拟内存，进程使用的虚拟内存总量，单位 kb。VIRT=SWAP+RES
RES: 常驻内存，进程使用的、未被换出的物理内存大小，单位 kb。RES=CODE+DATA
SHR: 共享内存，共享内存大小，单位 kb
S: 进程状态。D = 不可中断的睡眠状态 R = 运行 S = 睡眠 T = 跟踪 / 停止 Z = 僵尸进程
%CPU: 上次更新到现在的 CPU 时间占用百分比
%MEM: 进程使用的物理内存百分比
TIME+: 进程使用的 CPU 时间总计，单位 1/100 秒
COMMAND: 进程名称（命令名 / 命令行）
计算在 cpu load 里面的 uninterruptedsleep 的任务数量
top -b -n 1 | awk '{if (NR<=7)print;else if($8=="D"){print;count++}}END{print "Total status D:"count}' [root@localhost ~]# top -b -n 1 | awk '{if (NR<=7)print;else if($8=="D"){print;count++}}END{print "Total status D:"count}' top - 15:35:05 up 1 day, 26 min, 3 users, load average: 0.00, 0.01, 0.05 Tasks: 225 total, 1 running, 224 sleeping, 0 stopped, 0 zombie %Cpu(s): 2.5 us, 10.0 sy, 0.0 ni, 87.5 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st KiB Mem : 1421760 total, 104516 free, 777344 used, 539900 buff/cache KiB Swap: 2097148 total, 2071152 free, 25996 used. 456028 avail Mem PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND Total status D:
sar
通过 sar -u 3 可以查看 CUP 总体消耗占比：
[root@localhost ~]# sar -u 3 Linux 3.10.0-1062.el7.x86_64 (localhost.localdomain) 2020年05月01日 _x86_64_ (2 CPU) 15时18分03秒 CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle 15时18分06秒 all 0.00 0.00 0.17 0.00 0.00 99.83 15时18分09秒 all 0.00 0.00 0.17 0.00 0.00 99.83 15时18分12秒 all 0.17 0.00 0.17 0.00 0.00 99.66 15时18分15秒 all 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 100.00 15时18分18秒 all 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 100.00
%user：用户空间的 CPU 使用。 %nice： 改变过优先级的进程的 CPU 使用率。 %system： 内核空间的 CPU 使用率。 %iowait： CPU 等待 IO 的百分比 。 %steal： 虚拟机的虚拟机 CPU 使用的 CPU。 %idle： 空闲的 CPU。
在以上的显示当中，主要看 %iowait 和 %idle：
若 %iowait 的值过高，表示硬盘存在 I/O 瓶颈；
若 %idle 的值高但系统响应慢时，有可能是 CPU 等待分配内存，此时应加大内存容量；
若 %idle 的值持续低于 10，则系统的 CPU 处理能力相对较低，表明系统中最需要解决的资源是 CPU；
定位线上最耗 CPU 的线程
准备工作
启动一个程序。 arthas-demo 是一个简单的程序，每隔一秒生成一个随机数，再执行质因数分解，并打印出分解结果。
curl -O https://alibaba.github.io/arthas/arthas-demo.jar java -jar arthas-demo.jar [root@localhost ~]# curl -O https://alibaba.github.io/arthas/arthas-demo.jar % Total % Received % Xferd Average Speed Time Time Time Current Dload Upload Total Spent Left Speed 100 3743 100 3743 0 0 3022 0 0:00:01 0:00:01 --:--:-- 3023 [root@localhost ~]# java -jar arthas-demo.jar 1813=7*7*37 illegalArgumentCount: 1, number is: -180005, need >= 2 illegalArgumentCount: 2, number is: -111175, need >= 2 18505=5*3701 166691=7*23813 105787=11*59*163 60148=2*2*11*1367 196983=3*3*43*509 illegalArgumentCount: 3, number is: -173479, need >= 2 illegalArgumentCount: 4, number is: -112840, need >= 2 39502=2*19751 ....
通过 top 命令找到最耗时的进程
[root@localhost ~]# top top - 11:11:05 up 20:02, 3 users, load average: 0.09, 0.07, 0.05 Tasks: 225 total, 1 running, 224 sleeping, 0 stopped, 0 zombie %Cpu(s): 0.0 us, 0.7 sy, 0.0 ni, 99.3 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st KiB Mem : 1421760 total, 135868 free, 758508 used, 527384 buff/cache KiB Swap: 2097148 total, 2070640 free, 26508 used. 475852 avail Mem Change delay from 3.0 to PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 98344 root 20 0 2422552 23508 12108 S 0.7 1.7 0:00.32 java 1 root 20 0 194100 6244 3184 S 0.0 0.4 0:20.41 systemd 2 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.12 kthreadd 4 root 0 -20 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 kworker/0:0H 6 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:20.25 ksoftirqd/0
找到进程号是 98344。
找到进程中最耗 CUP 的线程
使用 ps -Lp #pid cu 命令，查看某个进程中的线程 CPU 消耗排序：
[root@localhost ~]# ps -Lp 98344 cu USER PID LWP %CPU NLWP %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND root 98344 98344 0.0 10 4.1 2422552 59060 pts/0 Sl+ 11:09 0:00 java root 98344 98345 0.0 10 4.1 2422552 59060 pts/0 Sl+ 11:09 0:04 java root 98344 98346 0.0 10 4.1 2422552 59060 pts/0 Sl+ 11:09 0:01 VM Thread root 98344 98347 0.0 10 4.1 2422552 59060 pts/0 Sl+ 11:09 0:00 Reference Handl root 98344 98348 0.0 10 4.1 2422552 59060 pts/0 Sl+ 11:09 0:00 Finalizer root 98344 98349 0.0 10 4.1 2422552 59060 pts/0 Sl+ 11:09 0:00 Signal Dispatch root 98344 98350 0.0 10 4.1 2422552 59060 pts/0 Sl+ 11:09 0:05 C2 CompilerThre root 98344 98351 0.0 10 4.1 2422552 59060 pts/0 Sl+ 11:09 0:00 C1 CompilerThre root 98344 98352 0.0 10 4.1 2422552 59060 pts/0 Sl+ 11:09 0:00 Service Thread root 98344 98353 0.1 10 4.1 2422552 59060 pts/0 Sl+ 11:09 0:19 VM Periodic Tas
看 TIME 列可以看出那个线程耗费 CUP 多，根据 LWP 列可以看到线程的 ID 号，但是需要转换成 16 进制才可以查询线程堆栈信息。
获取线程 id 的十六进制码
使用 printf '%x\n' 98345 命令做进制转换：
[root@localhost ~]# printf '%x\n' 98345 18029
查看线程堆栈信息
使用 jstack 获取堆栈信息 jstack 98344 | grep -A 10 18029：
[root@localhost ~]# jstack 98344 | grep -A 10 18029 "main" #1 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007fb88404b800 nid=0x18029 waiting on condition [0x00007fb88caab000] java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping) at java.lang.Thread.sleep(Native Method) at java.lang.Thread.sleep(Thread.java:340) at java.util.concurrent.TimeUnit.sleep(TimeUnit.java:386) at demo.MathGame.main(MathGame.java:17) "VM Thread" os_prio=0 tid=0x00007fb8840f2800 nid=0x1802a runnable "VM Periodic Task Thread" os_prio=0 tid=0x00007fb884154000 nid=0x18031 waiting on condition
通过命令我们可以看到这个线程的对应的耗时代码是在
demo.MathGame.main(MathGame.java:17)
grep -C 5 foo file 显示file文件里匹配foo字串那行以及上下5行 grep -B 5 foo file 显示foo及前5行 grep -A 5 foo file 显示foo及后5行
网络瓶颈
定位丢包，错包情况
watch more /proc/net/dev 用于定位丢包，错包情况，以便看网络瓶颈，重点关注 drop (包被丢弃) 和网络包传送的总量，不要超过网络上限：
[root@localhost ~]# watch -n 2 more /proc/net/dev Every 2.0s: more /proc/net/dev Fri May 1 17:16:55 2020 Inter-| Receive | Transmit face |bytes packets errs drop fifo frame compressed multicast|bytes packets errs drop fifo colls carrier compressed lo: 10025 130 0 0 0 0 0 0 10025 130 0 0 0 0 0 0 ens33: 759098071 569661 0 0 0 0 0 0 19335572 225551 0 0 0 0 0 0
最左边的表示接口的名字，Receive 表示收包，Transmit 表示发送包；
bytes：表示收发的字节数；
packets：表示收发正确的包量；
errs：表示收发错误的包量；
drop：表示收发丢弃的包量；
查看路由经过的地址
traceroute ip 可以查看路由经过的地址，常用来统计网络在各个路由区段的耗时，如：
[root@localhost ~]# traceroute 14.215.177.38 traceroute to 14.215.177.38 (14.215.177.38), 30 hops max, 60 byte packets 1 CD-HZTK5H2.mshome.net (192.168.137.1) 0.126 ms * * 2 * * * 3 10.250.112.3 (10.250.112.3) 12.587 ms 12.408 ms 12.317 ms 4 172.16.227.230 (172.16.227.230) 2.152 ms 2.040 ms 1.956 ms 5 172.16.227.202 (172.16.227.202) 11.884 ms 11.746 ms 12.692 ms 6 172.16.227.65 (172.16.227.65) 2.665 ms 3.143 ms 2.923 ms 7 171.223.206.217 (171.223.206.217) 2.834 ms 2.752 ms 2.654 ms 8 182.150.18.205 (182.150.18.205) 5.145 ms 5.815 ms 5.542 ms 9 110.188.6.33 (110.188.6.33) 3.514 ms 171.208.199.185 (171.208.199.185) 3.431 ms 171.208.199.181 (171.208.199.181) 10.768 ms 10 202.97.29.17 (202.97.29.17) 29.574 ms 202.97.30.146 (202.97.30.146) 32.619 ms * 11 113.96.5.126 (113.96.5.126) 36.062 ms 113.96.5.70 (113.96.5.70) 35.940 ms 113.96.4.42 (113.96.4.42) 45.859 ms 12 90.96.135.219.broad.fs.gd.dynamic.163data.com.cn (219.135.96.90) 35.680 ms 35.468 ms 35.304 ms 13 14.215.32.102 (14.215.32.102) 35.135 ms 14.215.32.110 (14.215.32.110) 35.613 ms 14.29.117.242 (14.29.117.242) 54.712 ms 14 * 14.215.32.134 (14.215.32.134) 49.518 ms 14.215.32.122 (14.215.32.122) 47.652 ms 15 * * * ...
查看网络错误
netstat -i 可以查看网络错误：
[root@localhost ~]# netstat -i Kernel Interface table Iface MTU RX-OK RX-ERR RX-DRP RX-OVR TX-OK TX-ERR TX-DRP TX-OVR Flg ens33 1500 570291 0 0 0 225897 0 0 0 BMRU lo 65536 130 0 0 0 130 0 0 0 LRU
Iface: 网络接口名称；
MTU: 最大传输单元，它限制了数据帧的最大长度，不同的网络类型都有一个上限值，如：以太网的 MTU 是 1500；
RX-OK：接收时，正确的数据包数。
RX-ERR：接收时，产生错误的数据包数。
RX-DRP：接收时，丢弃的数据包数。
RX-OVR：接收时，由于过速（在数据传输中，由于接收设备不能接收按照发送速率传送来的数据而使数据丢失）而丢失的数据包数。
TX-OK：发送时，正确的数据包数。
TX-ERR：发送时，产生错误的数据包数。
TX-DRP：发送时，丢弃的数据包数。
TX-OVR：发送时，由于过速而丢失的数据包数。
Flg：标志，B 已经设置了一个广播地址。L 该接口是一个回送设备。M 接收所有数据包（混乱模式）。N 避免跟踪。O 在该接口上，禁用 ARP。P 这是一个点到点链接。R 接口正在运行。U 接口处于 “活动” 状态。
