优化命令之Sar命令

引言

sar（System Activity Reporter, 系统活动情况报告）: 是用于监控Linux系统各个性能的优秀工具，包括：文件的读写情况、系统调用的使用情况、磁盘I/O、CPU效率、内存使用状况、进程活动及IPC有关的活动等。

一、sar简介

1、sar命令常用格式

sar [ options ] [ <interval> [ <count> ] ]

options：命令行选项
interval: 采样周期，单位是秒
count：采样次数，默认值是连续采样

例如：

1. 选项，也就是我们要获取的是哪个类型的指标数据，这里的-n，代表的是监控一些网络信息
2. 类型参数，有的类型带有参数，有的没有。这里的DEV，代表的是监控网卡信息
3. 时间间隔，表示多少秒采样一次数据，这里的1就是1秒
4. 次数，表示采样的次数。比如时间间隔是3，采样次数是4，那么sar命令将会阻塞12秒钟

2、常用选项

选项	说明
-A	所有报告的总和
-u	输出整体CPU使用情况的统计信息
-v	输出inode、文件和其他内核表的统计信息
-d	输出每一个块设备的活动信息
-r	输出内存和交换空间的统计信息
-b	显示I/O和传送速率的统计信息
-a	文件读写情况
-c	输出进程统计信息，每秒创建的进程数
-R	输出内存页面的统计信息
-y	终端设备活动情况
-w	输出系统交换活动信息

3、常用参数

默认监控: sar 1 1     //  CPU和IOWAIT统计状态 
(1) sar -b 1 1        // IO传送速率
(2) sar -B 1 1        // 页交换速率
(3) sar -c 1 1        // 进程创建的速率
(4) sar -d 1 1        // 块设备的活跃信息
(5) sar -n DEV 1 1    // 网路设备的状态信息
(6) sar -n SOCK 1 1   // SOCK的使用情况
(7) sar -n ALL 1 1    // 所有的网络状态信息
(8) sar -P ALL 1 1    // 每颗CPU的使用状态信息和IOWAIT统计状态 
(9) sar -q 1 1        // 队列的长度（等待运行的进程数）和负载的状态
(10) sar -r 1 1      // 内存和swap空间使用情况
(11) sar -R 1 1       // 内存的统计信息（内存页的分配和释放、系统每秒作为BUFFER使用内存页、每秒被cache到的内存页）
(12) sar -u 1 1       // CPU的使用情况和IOWAIT信息（同默认监控）
(13) sar -v 1 1       // inode, file and other kernel tablesd的状态信息
(14) sar -w 1 1       // 每秒上下文交换的数目
(15) sar -W 1 1       // SWAP交换的统计信息(监控状态同iostat 的si so)
(16) sar -x 2906 1 1  // 显示指定进程(2906)的统计信息，信息包括：进程造成的错误、用户级和系统级用户CPU的占用情况、运行在哪颗CPU上
(17) sar -y 1 1       // TTY设备的活动状态

二、Sar常用性能数据

• 整体CPU使用统计
• 各个CPU使用统计
• 内存使用情况统计
• 整体I/O情况
• 各个I/O设备情况
• 网络统计

三、CPU资源监控

1、整体CPU使用统计（-u）

使用-u选项，sar输出整体CPU的使用情况，不加选项时，默认使用的就是-u选项。以下命令显示采样时间为3s，采样次数为2次，整体CPU的使用情况：
sar 3 2 (或者 sar -u 3 2)

输出项说明：

选项	说明
CPU	all表示统计信息为所有CPU的平均值。
%usr	CPU在用户态执行进程的时间百分比。
%nice	CPU在用户态模式下，用于nice操作，所占用CPU总时间的百分比。
%system	CPU处在内核态执行进程的时间百分比。
%iowait	CPU用于等待I/O操作占用CPU总时间的百分比。
%steal	管理程序(hypervisor)为另一个虚拟进程提供服务而等待虚拟CPU的百分比。
%idle	CPU空闲时间百分比。

注：

1. 若 %iowait 的值过高，表示硬盘存在I/O瓶颈
2. 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
3. 若 %idle 的值持续低于1，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

2、各个CPU使用统计(-P)

“-P ALL”选项指示对每个内核输出统计信息：

其中”CPU”列输出0,1指示对应的cpu核。也可针对单独一个内核显示，“-P 0”指示显示第一个内核的统计信息，“-P 1”指示显示第二个内核的统计信息。

3、将CPU使用情况保存到文件中

例如，每4秒采样一次，连续采样3次，观察CPU 的使用情况，并将采样结果以二进制形式存入当前目录下的文件test中，需键入如下命令：

sar -u -o test 4 3

四、内存监控

1、内存和交换空间监控

使用-r选项可显示内存统计信息，以下命令显示以1秒为采样时间，显示2次内存信息：

sar -r 1 2

参数	意义
kbmemfree	这个值和free命令中的free值基本一致,所以它不包括buffer和cache的空间
kbmemused	这个值和free命令中的used值基本一致,所以它包括buffer和cache的空间
%memused	这个值是kbmemused和内存总量(不包括swap)的一个百分比
kbbuffers	这个值就是free命令中的buffer
kbcached	这个值就是free命令中的cache
kbcommit	保证当前系统所需要的内存,即为了确保不溢出而需要的内存(RAM+swap)
%commit	这个值是kbcommit与内存总量(包括swap)的一个百分比

2、内存分页监控

例如，每10秒采样一次，连续采样3次，监控内存分页

sar -B 10 3

输出项说明：

选项	说明
pgpgin/s	表示每秒从磁盘或SWAP置换到内存的字节数(KB)
pgpgout/s	表示每秒从内存置换到磁盘或SWAP的字节数(KB)
fault/s	每秒钟系统产生的缺页数,即主缺页与次缺页之和(major + minor)
majflt/s	每秒钟产生的主缺页数
pgfree/s	每秒被放入空闲队列中的页个数
pgscank/s	每秒被kswapd扫描的页个数
pgscand/s	每秒直接被扫描的页个数
pgsteal/s	每秒钟从cache中被清除来满足内存需要的页个数
%vmeff	每秒清除的页(pgsteal)占总扫描页(pgscank+pgscand)的百分比

五、I/O监控

1、整体I/O情况(-b)

使用-b选项，可以显示磁盘I/O的使用情况：Report I/O and transfer rate statistics.

sar -b 3 2

输出项说明：

选项	说明
tps	每秒钟物理设备的 I/O 传输总量
rtps	每秒钟从物理设备读入的数据总量
wtps	每秒钟向物理设备写入的数据总量
bread/s	每秒钟从物理设备读入的数据量，单位为 块/s
bwrtn/s	每秒钟向物理设备写入的数据量，单位为 块/s

2、各个I/O设备情况(-d)

使用-d选项可以显示各个磁盘的统计信息，再增加-p选项可以以sdX的形式显示设备名称

sar -d -p 3 2

输出项说明：

选项	说明
rd_sec/s	每秒从设备读取的扇区数
wr_sec/s	每秒往设备写入的扇区数
avgrq-sz	发送给设备的请求的平均大小（以扇区为单位）
await	服务等待I/O请求的平均时间，包括请求队列等待时间 (单位毫秒)
svctm	设备处理I/O请求的平均时间，不包括请求队列等待时间 (单位毫秒)
%util	一秒中有百分之多少的时间用于 I/O 操作，即被io消耗的cpu百分比。

注：

• 如果 %util 接近 100%，说明产生的I/O请求太多，I/O系统已经满负荷，该磁盘可能存在瓶颈。
• 如果 svctm 比较接近 await，说明 I/O 几乎没有等待时间；如果 await 远大于 svctm，说明I/O
  队列太长，io响应太慢，则需要进行必要优化。
• 如果avgqu-sz比较大，也表示有大量io在等待。

六、进程队列长度和平均负载状态监控

例如，每3秒采样一次，连续采样3次，监控进程队列长度和平均负载状态

sar -q 3 3

输出项说明：

选项	说明
runq-sz	运行队列的长度（等待运行的进程数）
plist-sz	进程列表中进程（processes）和线程（threads）的数量
ldavg-1	最后1分钟的系统平均负载（System load average）
ldavg-5	过去5分钟的系统平均负载
ldavg-15	过去15分钟的系统平均负载

七、系统交换活动信息监控

例如，每5秒采样一次，连续采样3次，监控系统交换活动信息

sar - W 5 3

输出项说明：

选项	说明
pswpin/s	每秒系统换入的交换页面（swap page）数量
pswpout/s	每秒系统换出的交换页面（swap page）数量

八、设备使用情况监控

例如，每2秒采样一次，连续采样1次，报告设备使用情况，需键入如下命令：

sar -d -p 2 1  #-d表示输出每一块设备的信息，参数-p可以打印出sda,hdc等磁盘设备名称,如果不用参数-p,设备节点则有可能是dev8-0,dev22-0

选项	说明
tps	每秒从物理磁盘I/O的次数.多个逻辑请求会被合并为一个I/O磁盘请求,一次传输的大小是不确定的
rd_sec/s	每秒读扇区的次数
wr_sec/s	每秒写扇区的次数
avgrq-sz	平均每次设备I/O操作的数据大小(扇区)
avgqu-sz	磁盘请求队列的平均长度
await	从请求磁盘操作到系统完成处理,每次请求的平均消耗时间,包括请求队列等待时间,单位是毫秒(1秒=1000毫秒)
svctm	系统处理每次请求的平均时间,不包括在请求队列中消耗的时间
%util	I/O请求占CPU的百分比,比率越大,说明越饱和

注：

1. avgqu-sz 的值较低时，设备的利用率较高。
2. 当%util的值接近 1% 时，表示设备带宽已经占满。

九、判断系统故障问题，选用什么命令

• 怀疑CPU存在瓶颈，可用 sar -u 和 sar -q 等来查看
• 怀疑内存存在瓶颈，可用 sar -B、sar -r 和 sar -W 等来查看
• 怀疑I/O存在瓶颈，可用 sar -b、sar -u 和 sar -d 等来查看

十、压力测试实验

1、测试cpu占用率

2、测试内存占用率

stress --vm 2 --vm-bytes 1G --vm-hang 100 --timeout 100
开启2个进程分配内存，每次分配1GB内存，保持100秒后释放，100秒后退出。

3、测试I/O与传输速率与磁盘使用情况

-d表示输出每一块设备的信息，参数-p可以打印出sda,hdc等磁盘设备名称

4、检测网络流量

用ab命令来测试网络流量

十一、总结

sar功能全面，可以统计很多系统数据。

1. 整体CPU使用统计
2. 各个CPU使用统计
3. 内存使用情况统计
4. 整体I/O情况
5. 各个I/O设备情况
6. 网络统计