性能问题

性能问题排查的第一步是确定瓶颈所在：CPU、内存、磁盘 I/O 还是网络。本文介绍常用的性能分析工具和排查方法。

快速概览：系统整体状态

在深入分析之前，先获取系统整体状态的快照。

$ uptime

输出示例：10:32:05 up 45 days, load average: 2.50, 1.80, 0.95

负载平均值（load average）分别是 1 分钟、5 分钟、15 分钟的平均值。作为参考，负载值不应长期超过 CPU 核心数。

$ nproc

$ free -h          # 内存
$ df -h            # 磁盘空间
$ uptime           # 负载
$ sudo ss -s       # 网络连接统计

CPU 性能排查

使用 top

$ top

top 界面中的关键指标：

%us — 用户空间 CPU 使用率
%sy — 内核空间 CPU 使用率
%wa — 等待 I/O 的 CPU 时间（高值说明磁盘是瓶颈）
%id — 空闲 CPU 时间

常用操作：

按 1 — 显示每个 CPU 核心的使用情况
按 P — 按 CPU 使用率排序
按 M — 按内存使用率排序
按 c — 显示完整命令行

$ top -bn1 | head -30

使用 htop

htop 提供更直观的界面，需要从 EPEL 安装：

$ sudo dnf install -y epel-release
$ sudo dnf install -y htop

$ htop

htop 中按 F6 选择排序方式，按 F5 切换树状视图。

使用 mpstat 查看每核心 CPU 状态

$ sudo dnf install -y sysstat

$ mpstat -P ALL 1 5

定位高 CPU 进程

$ ps aux --sort=-%cpu | head -11

$ top -H -p <PID>

常见 CPU 瓶颈原因

应用程序 bug — 死循环、低效算法
过多进程/线程 — 上下文切换开销大
中断风暴 — 查看 /proc/interrupts
编译或压缩任务 — CPU 密集型操作

$ vmstat 1 5

cs 列为上下文切换次数。每秒数万次以上可能影响性能。

内存性能排查

使用 free 查看内存

$ free -h

输出解读：

total — 物理内存总量
used — 已使用的内存
free — 完全空闲的内存
buff/cache — 被用作缓冲/缓存的内存（可回收）
available — 实际可用内存（free + 可回收的缓存）

重要： Linux 会积极使用空闲内存作为磁盘缓存，这是正常行为。判断内存是否不足应看 available 列，而不是 free 列。

使用 vmstat 监控

$ vmstat 1 10

关键列：

si / so — 换入/换出页面数（swap）。持续大于 0 说明内存不足
free — 空闲内存（KB）
buff / cache — 缓冲和缓存内存

定位内存占用大户

$ ps aux --sort=-%mem | head -11

$ cat /proc/<PID>/status | grep -E '(VmRSS|VmSize|VmSwap)'

检查 Swap 使用

$ swapon --show

$ for pid in /proc/[0-9]*; do
    name=$(cat $pid/comm 2>/dev/null)
    swap=$(grep VmSwap $pid/status 2>/dev/null | awk '{print $2}')
    [ -n "$swap" ] && [ "$swap" -gt 0 ] && echo "$swap kB - $name (PID: $(basename $pid))"
  done | sort -rn | head -10

常见内存瓶颈原因

内存泄漏 — 应用程序不断消耗更多内存
缓存未释放 — 某些应用占用大量缓存
OOM Killer — 系统内存耗尽时自动杀死进程

$ dmesg | grep -i "out of memory"
$ journalctl --since "7 days ago" | grep -i "oom-kill"

磁盘 I/O 性能排查

使用 iostat

$ iostat -x 1 5

关键指标：

%util — 磁盘利用率。持续接近 100% 说明磁盘已饱和
await — 平均 I/O 等待时间（毫秒）。HDD 正常在 5-20ms，SSD 在 0.5-2ms
r/s, w/s — 每秒读/写操作次数（IOPS）
rkB/s, wkB/s — 每秒读/写吞吐量

$ iostat -x /dev/sda 1 5

使用 iotop 定位 I/O 大户

$ sudo dnf install -y iotop

$ sudo iotop -o

-o 参数仅显示有 I/O 活动的进程。

检查磁盘空间

$ df -h

$ df -i

注意： 即使磁盘空间看起来未满，inode 耗尽同样会导致无法创建新文件。

$ sudo du -sh /var/log/* | sort -rh | head -10

$ sudo find / -xdev -type f -size +100M -exec ls -lh {} \; 2>/dev/null | sort -k5 -rh | head -10

常见磁盘瓶颈原因

日志文件过大 — /var/log 写满
数据库 I/O 密集 — 查询未优化
Swap 频繁读写 — 实际是内存不足导致
RAID 降级 — 磁盘阵列性能下降

网络性能排查

使用 sar 查看网络吞吐量

$ sar -n DEV 1 5

关键指标：

rxpck/s, txpck/s — 每秒收/发包数
rxkB/s, txkB/s — 每秒收/发字节数
%ifutil — 网络接口利用率

使用 ss 查看连接状态

$ ss -s

$ ss -ant | awk '{print $1}' | sort | uniq -c | sort -rn

大量 TIME_WAIT 可能说明短连接过多。大量 CLOSE_WAIT 可能说明应用有 bug。

带宽测试

$ sudo dnf install -y iperf3

$ iperf3 -s

$ iperf3 -c <服务端IP>

常见网络瓶颈原因

带宽饱和 — 流量超过网卡或链路容量
丢包 — 网络质量差或缓冲区溢出
连接数过多 — 超过系统或应用限制
DNS 延迟 — 每次请求都做 DNS 查询

综合分析工具 sar

sar（System Activity Reporter）可以回溯历史性能数据。

$ sudo dnf install -y sysstat
$ sudo systemctl enable --now sysstat

$ sar -u

$ sar -r

$ sar -d

$ sar -u -f /var/log/sa/sa20

$ sar -u -s 08:00:00 -e 12:00:00

性能问题快速定位流程

按照以下顺序可以快速定位大多数性能问题：

1. 查看系统负载

$ echo "负载: $(cat /proc/loadavg | awk '{print $1, $2, $3}'), CPU 核心: $(nproc)"

2. 判断瓶颈类型

$ vmstat 1 5

us + sy 高 → CPU 瓶颈
wa 高 → 磁盘 I/O 瓶颈
si/so 持续大于 0 → 内存不足
以上都正常但系统慢 → 可能是网络或应用层问题

3. 深入分析

根据第 2 步的结果，使用对应章节的工具进行深入分析。

常见快速修复

CPU 高：限制进程 CPU 使用

$ nice -n 19 <命令>

$ sudo dnf install -y epel-release   # cpulimit 在 EPEL，不在 AppStream
$ sudo dnf install -y cpulimit
$ sudo cpulimit -p <PID> -l 50   # 限制到 50% CPU

内存不足：调整 Swap

$ sudo fallocate -l 2G /swapfile
$ sudo chmod 600 /swapfile
$ sudo mkswap /swapfile
$ sudo swapon /swapfile

$ sudo sync && sudo sysctl vm.drop_caches=3

磁盘满：快速释放空间

$ sudo dnf clean all

$ sudo journalctl --vacuum-size=200M

$ sudo dnf remove --oldinstallonly --setopt installonly_limit=2 kernel

网络连接数过多：调整内核参数

$ sysctl net.core.somaxconn
$ cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_tw_buckets

$ sudo sysctl -w net.core.somaxconn=65535
$ sudo sysctl -w net.ipv4.tcp_max_tw_buckets=65535