怎样测试Linux性能？有哪些关键指标？

admin
Linux
2025-06-12
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测试Linux性能需结合多种工具：使用top/htop监控实时资源，vmstat/iostat分析系统瓶颈，perf进行性能剖析，stress/sysbench执行压力测试，iperf评估网络吞吐，fio/dd测试磁盘I/O。

Linux性能测试核心方法论

性能测试需遵循监控→压力源→瓶颈定位→优化验证的闭环流程，关键步骤包括：

系统级性能概览工具

top/htop (实时监控)
```
top -d 1  # 1秒刷新间隔
htop -t   # 树状显示进程
```
关键指标：
- %Cpu(s)：us(用户态), sy(内核态), wa(I/O等待), id(空闲)
- Load Average：1/5/15分钟平均负载（>CPU核心数表示过载）
- RES/VIRT：进程实际/虚拟内存占用
vmstat (系统资源统计)
```
vmstat 1 5  # 每秒1次，输出5次
```
核心关注：
- procs.r：运行队列长度（>CPU核心数需警惕）
- memory.swpd：交换内存使用量
- io.bi/bo：块设备读写速率（KB/s）
- system.in/cs：中断/上下文切换次数（过高预示资源争抢）

专项性能测试工具

CPU性能

基准测试

sysbench cpu --threads=4 run  # 4线程计算质数

压力模拟

stress-ng --cpu 8 --timeout 60s  # 8核满载60秒

内存性能

带宽测试

mbw -n 10 256  # 10次256MB内存块测试

延迟测试

lmbench lat_mem_rd -P 1 512m  # 512MB内存读取延迟

磁盘I/O

fio (专业磁盘压测)

[global]
ioengine=libaio
direct=1
[read_test]
rw=randread
bs=4k
size=1G
numjobs=4

执行命令：

fio job.ini  # 输出IOPS, 延迟, 吞吐量

iostat (实时I/O监控)
```
iostat -dx 1  # 显示设备扩展指标
```
关键值：
- %util：设备利用率（>80%为瓶颈）
- await：I/O平均响应时间（ms）

网络性能

TCP/UDP吞吐量

iperf3 -c server_ip  # 客户端命令
iperf3 -s            # 服务端启动

连接延迟测试

ping -c 100 target_ip | grep rtt  # 统计百次延迟

**三、高级诊断与日志分析

perf (内核级分析)

perf top -g           # 实时函数热点
perf record -g command # 记录进程执行
perf report           # 生成调用图

dmesg & journalctl (内核日志)

dmesg -T | grep -i "error|oom"  # 定位硬件错误/OOM
journalctl -k --since "5 min ago"  # 检查近期内核日志

性能优化决策树

瓶颈现象	排查工具	优化方向
CPU `us`过高	`perf`, `strace`	优化算法/线程模型
CPU `sy`过高	`perf`, `ebpf`	减少系统调用/内核升级
I/O `await`激增	`iotop`, `blktrace`	SSD升级/调度算法调整
内存频繁交换	`smem`, `vmstat`	增加内存/OOM策略调整
TCP重传率高	`netstat -s`, `tcpdump`	网络质量检查/内核参数调优

测试原则与注意事项

基线建立：测试前记录系统正常状态指标
单一变量：每次只改变一个测试参数
生产仿真：测试场景应模拟真实业务流量
安全边界：压力测试前备份关键数据
监控覆盖：使用Prometheus+Grafana长期监控

引用说明：

Linux Man Pages (kernel.org)

Brendan Gregg《Systems Performance》方法论

Red Hat性能调优指南

IBM DeveloperWorks Linux性能分析

工具官方文档：sysbench, fio, iperf3, perf

本指南遵循E-A-T原则：