Linux性能分析：top、vmstat、iostat、netstat
凌晨3点，你的服务器CPU 100%，用户开始投诉。 你打开终端，敲了几个命令，5分钟后找到了问题。
这就是性能分析的力量。
性能分析基础
四大资源
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 系统四大资源 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 1. CPU │
│ - 利用率 │
│ - 运行队列长度 │
│ - 上下文切换 │
│ │
│ 2. 内存 │
│ - 物理内存使用 │
│ - 交换空间（swap） │
│ - 缓存/缓冲区 │
│ │
│ 3. I/O │
│ - 磁盘I/O │
│ - 文件系统 │
│ │
│ 4. 网络 │
│ - 带宽使用 │
│ - 连接数 │
│ - 丢包率 │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘性能分析工具链
bash
# CPU分析
top, htop # 实时CPU监控
vmstat # 虚拟内存和CPU统计
mpstat # 每CPU核心统计
pidstat # 进程级CPU统计
# 内存分析
free -h # 内存使用概览
vmstat # 虚拟内存统计
pmap # 进程内存映射
slabtop # 内核对象缓存
# I/O分析
iostat # 磁盘I/O统计
iotop # 进程I/O监控
lsof # 打开的文件
df # 磁盘空间
# 网络分析
netstat, ss # 网络连接统计
iftop # 实时带宽监控
tcpdump # 网络抓包top：系统监控利器
基础用法
bash
top
# 按P：按CPU排序
# 按M：按内存排序
# 按N：按PID排序
# 按T：按运行时间排序
# 按q：退出
# 按1：显示每个CPU核心
# 按c：显示完整命令
# 按k：杀死进程top界面解读
top - 14:32:01 up 45 days, 3:22, 2 users, load average: 0.58, 0.42, 0.38
Tasks: 245 total, 1 running, 244 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
%Cpu(s): 12.5 us, 3.2 sy, 0.0 ni, 84.0 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.3 si, 0.0 st
MiB Mem : 32768.0 total, 8456.2 free, 18234.5 used, 6077.3 buff/cache
MiB Swap: 8192.0 total, 8192.0 free, 0.0 used. 12834.3 avail Mem
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
12345 java 20 0 16.156g 4.235g 123456 S 45.2 13.3 1234:56 java
23456 redis 20 0 1234m 456.7m 45.2m S 12.3 1.4 456:78 redis-servertop进阶用法
bash
# 只看某个用户的进程
top -u www-data
# 只看某个进程（及其线程）
top -p 12345
top -Hp 12345 # 显示线程
# 高亮变化列
top
# 按x：高亮排序列
# 按b：高亮运行中的进程
# 批量模式（用于脚本）
top -b -n 5 -d 1 > top_output.txt
# 实时高亮
watch -n 1 'top -b -n 1 | head -20'vmstat：虚拟内存统计
基础用法
bash
vmstat 1 5 # 每秒一次，共5次
vmstat 2 # 每2秒一次（无限）输出解读
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st
2 0 0 8456123 123 4567890 0 0 0 0 123 456 5 2 93 0 0| 列 | 含义 |
|---|---|
| r | 运行队列中的进程数（等待CPU的进程） |
| b | 阻塞的进程数 |
| swpd | 使用的虚拟内存（swap） |
| free | 空闲内存 |
| si/so | 每秒从swap读入/写入的内存（不为0说明内存不足） |
| bi/bo | 每秒块设备读取/写入的块数 |
| us/sy/id | CPU用户态/内核态/空闲时间百分比 |
vmstat分析场景
bash
# CPU瓶颈
vmstat 1
# 如果r列 > CPU核心数，说明CPU队列过长
# 内存瓶颈
vmstat 1
# 如果si/so列持续不为0，说明在用swap（内存不足）
# I/O瓶颈
vmstat 1
# 如果wa列持续很高，说明I/O是瓶颈iostat：磁盘I/O统计
基础用法
bash
iostat -x 1 3 # 每秒一次，显示扩展统计
iostat -dxk 2 # 显示设备统计，KB为单位输出解读
Linux 5.4.0 (hostname) 03/24/2026 _x86_64_ (8 CPU)
Device r/s w/s rkB/s wkB/s rrqm/s wrqm/s %rrqm wrqm %util
sda 12.34 45.67 123.45 678.90 1.23 4.56 9.12 8.92 45.00| 列 | 含义 |
|---|---|
| r/s, w/s | 每秒读写次数 |
| rkB/s, wkB/s | 每秒读写KB数 |
| %util | 设备利用率（接近100%说明饱和） |
| await | 平均I/O等待时间（毫秒） |
| avgqu-sz | 平均队列长度 |
| svctm | 平均服务时间（毫秒） |
iostat分析场景
bash
# 查看CPU和设备
iostat -c 1 3 # 只看CPU
iostat -d -k 2 # 只看设备，KB为单位
# 查看特定设备
iostat -p sda 1 3
# 分析
iostat -x 1
# 如果%util接近100%且await很高 → I/O饱和
# 如果avgqu-sz很高 → 请求队列过长netstat/ss：网络统计
netstat基础用法
bash
# 查看所有连接
netstat -anp
# 查看监听端口
netstat -tulnp
# 查看TCP连接状态
netstat -tan | awk '{print $6}' | sort | uniq -c | sort -rn
# 查看网络统计
netstat -sss：更现代的替代
bash
# ss比netstat更快
ss -tan # TCP所有连接
ss -tulnp # 监听端口
ss -tan state established # 已建立连接
# 连接统计
ss -s # 摘要统计
# 连接详细信息
ss -ti dst 192.168.1.100 # 到指定IP的连接详情
ss -tp # 显示进程信息网络分析场景
bash
# 大量TIME_WAIT
ss -tan state time-wait | wc -l
# 原因：短连接、没开启tcp_tw_reuse
# 解决：tcp_tw_reuse、连接池、长连接
# 大量连接等待
ss -tan | grep ESTAB | wc -l
# 原因：高并发、服务器处理不过来
# 解决：扩容、优化代码、增加连接池
# 端口被占用
ss -tulnp | grep :80
# 查看哪个进程占用了端口综合性能分析
快速定位问题
bash
# 1. 先看整体负载
uptime
# load average: 0.58, 0.42, 0.38
# 如果1分钟负载 > CPU核心数 → 有瓶颈
# 2. CPU使用
vmstat 1
# 看us/sy/id比例
# 3. 内存使用
free -h
# 看available vs total
# 4. I/O使用
iostat -x 1
# 看%util
# 5. 网络
ss -s
# 看连接数和状态分布常见性能问题模式
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 问题模式识别 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ CPU瓶颈： │
│ - load > CPU核心数 │
│ - us%很高 │
│ → top找到高CPU进程，jstack分析 │
│ │
│ 内存瓶颈： │
│ - si/so不为0 │
│ - available < used │
│ → 减少内存使用、增加内存、优化GC │
│ │
│ I/O瓶颈： │
│ - iostat %util接近100% │
│ - wa%很高 │
│ → 优化I/O模式、增加缓存、使用SSD │
│ │
│ 网络瓶颈： │
│ - 连接数爆炸 │
│ - 大量TIME_WAIT │
│ → 优化连接、tcp_tw_reuse │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘实战：Java应用性能分析
bash
# 1. 找到Java进程
jps -mlv
# 或
ps aux | grep java
# 2. 查看线程CPU使用
top -Hp <pid>
# 找到高CPU的线程，记录PID（16进制）
# 3. 查看Java线程堆栈
jstack <pid> > thread_dump.txt
# 将线程PID转为16进制，找到对应的nid
# 4. 查看GC情况
jstat -gc <pid> 1000
# 或
jstat -gcutil <pid> 1000
# 5. 查看堆内存使用
jmap -heap <pid>
# 6. 生成堆dump
jmap -dump:format=b,file=heap.hprof <pid>
# 用MAT分析面试追问方向
- load average很高但CPU idle也很高，说明什么？ 提示：可能是I/O等待。
- 如何判断是CPU瓶颈还是I/O瓶颈？ 提示：vmstat的r列、wa列。
- ss和netstat的区别是什么？ 提示：ss直接从内核获取，netstat解析/proc。
- 如何分析Java应用的CPU占用高的问题？ 提示：top → jstack → 分析线程堆栈。