• 服务器又卡了?一篇讲透 Linux 性能排查(基础四件套 + perf/strace/火焰图)


    服务器卡了,老板问你为什么,你说"我看看",然后敲了一堆命令,最后还是不知道问题在哪——这个场景是不是很熟?

    本文把常用的排查思路和命令整理成一套可复用的剧本。从最基础的 top/free/iostat/ss 四件套,到进阶的 perf、strace、火焰图,按"先定方向、再选工具、读图定位、交叉验证"的顺序讲清楚。下次遇到性能问题,照着这个套路来。

    一、排查思路

    性能问题无非四大资源:

    CPU    → 计算能力不够
    内存   → 空间不够,频繁换页
    磁盘   → IO 太慢,读写阻塞
    网络   → 带宽满了,连接数爆了
    

    排查顺序:先看整体,再定位具体。

    1. top/htop          → 整体概览
    2. 定位瓶颈          → CPU/内存/磁盘/网络
    3. 找到进程          → 哪个进程在搞事
    4. 深入分析          → 为什么这个进程有问题
    5. 解决问题          → 优化/重启/扩容
    

    关键认知:"慢"不等于"CPU 满"。top 里 %CPU 不高,延迟可能耗在磁盘 IO 等待、内存换页,或卡在某个网络 syscall 上。方向判错,后面都是白调。


    二、基础四件套(先定方向)

    2.1 CPU / 负载

    top -b -n 1 | head -20
    mpstat 1 3                  # 看每核,重点盯 %iowait
    

    load average 怎么看:

    单核:load < 1 正常,= 1 满载,> 1 过载
    多核(4核):load < 4 正常
    简单算法:load / CPU核数 < 0.7 是健康的
    

    2.2 内存(看 available,别只看 free)

    free -h
    vmstat 1 5
    
    free 很小没关系,Linux 会用空闲内存做 cache
    available 才是真正可用的内存
    available < 总内存 10% → 危险
    Swap used > 0 → 内存已经不够用了
    vmstat 的 si/so > 0 → 正在换页
    

    2.3 磁盘

    iostat -x 1 5
    
    %util > 70%    → 磁盘忙
    await > 10ms   → 响应慢
    iotop -o       → 看 IO 最高的进程
    

    2.4 网络

    ss -s
    ss -ant | awk '{print $1}' | sort | uniq -c | sort -rn
    
    TIME-WAIT 过多:sysctl -w net.ipv4.tcp_tw_reuse=1
    CLOSE-WAIT 过多:代码没正确关闭连接(socket/http 没 close)
    

    三、进阶三剑客:perf / strace / 火焰图

    基础四件套能"定方向",但要"钉死根因",得靠进阶工具。

    工具 擅长 看什么
    perf CPU 热点、内核态开销(on-CPU) 哪个函数最占 CPU
    strace 系统调用级追踪 进程卡在哪个 syscall
    火焰图 把 perf 采样可视化 时间花在哪条调用栈

    3.1 CPU 瓶颈:perf 抓热点

    # 安装(perf 版本最好与内核一致)
    apt install -y linux-tools-common linux-tools-$(uname -r) strace
    
    # 系统范围采样 30s,-F 99 是惯例频率(避开整百共振)
    perf record -F 99 -ag -- sleep 30
    perf report                  # 交互式看热点
    perf top -p $PID             # 实时看热点函数
    
    # 生成火焰图(需 FlameGraph 脚本)
    perf script | stackcollapse-perf.pl | flamegraph.pl > cpu.svg
    

    火焰图读法:横轴是采样总量(越宽越占 CPU),纵轴是调用栈深度,最宽的栈就是最耗 CPU 的路径。

    3.2 内存瓶颈:别只看 free

    perf stat -e cache-misses,cache-references,page-faults,major-faults \
      -p $PID -- sleep 10
    free -h && vmstat 1 5
    cat /proc/meminfo
    

    major-faults(需从磁盘换入的缺页)偏高 → 内存压力已逼出 IO;cache-misses 高 → 热点数据没留在 CPU 缓存。

    3.3 IO 瓶颈:strace 看卡在哪个调用

    strace -Ttt -e trace=file,network -f -p $PID    # 逐条看耗时
    strace -c -f -p $PID -- sleep 5                 # 汇总统计
    iostat -x 1 && pidstat -d 1                     # 系统级印证
    
    strace -Ttt -e trace=file,network -f -p $PID    # 逐条看耗时
    strace -c -f -p $PID -- sleep 5                 # 汇总统计
    iostat -x 1 && pidstat -d 1                     # 系统级印证
    

    -T 标出的高耗时 read/write/connect 就是阻塞点。某 connect 每次几百毫秒 → 问题大概率在下游/网络。


    四、综合实战:接口变慢的端到端排查

    场景:某在线接口 P99 时延突增,目标 30 分钟内给出根因方向(改代码 / 调参数 / 扩容)。

    # 1) 定方向
    top -b -n 1 | head -20 && mpstat 1 3
    
    # 2) CPU 热点 + 火焰图
    perf record -F 99 -ag -p $PID -- sleep 20
    perf script | stackcollapse-perf.pl | flamegraph.pl > cpu.svg
    
    # 3) syscall 层
    strace -Ttt -e trace=file,network -f -p $PID -- sleep 5
    
    # 4) 内存 / 缓存
    perf stat -e cache-misses,page-faults -p $PID -- sleep 10
    free -h && vmstat 1 5
    

    典型结论:

    • 火焰图最宽栈是某个序列化函数 → 改代码优化;
    • strace 显示 connect 高耗时 → 排查下游/网络;
    • vmstat 的 si/so 不为 0 → 加内存或查泄漏。

    五、避坑与最佳实践

    • strace 通过 ptrace 显著拖慢目标进程:生产慎用、避免长时间 attach;统计优先用 -c,拿完数据立刻退出。
    • perf 采样频率并非越高越好:-F 99 是惯例,过高会放大自身开销、干扰结果。
    • 火焰图只看 on-CPU 时间:进程若卡在 IO/锁(off-CPU),火焰图会"看起来很干净",需用 off-CPU 火焰图(perf sched / eBPF),否则漏判。
    • 权限约束:cat /proc/sys/kernel/perf_event_paranoid 默认多为 2~4,内核态/整机数据需 CAP_PERFMON/CAP_SYS_ADMIN;容器内需放开 securityContext。
    • 采样要覆盖真实业务高峰,别把偶发抖动当稳定根因。

    六、常用命令速查

    # CPU
    top / htop              # 整体概览
    mpstat -P ALL 1         # 每核
    perf top -p $PID        # 实时热点
    perf record -F 99 -ag   # 采样
    
    # 内存
    free -h                 # 内存概览
    vmstat 1                # 内存统计
    perf stat -e page-faults -p $PID
    
    # 磁盘
    df -h                   # 磁盘空间
    iostat -x 1             # 磁盘 IO
    iotop -o                # IO 最高进程
    
    # 网络
    ss -s                   # 连接统计
    ss -ant                 # 所有 TCP 连接
    iftop -i eth0           # 实时流量
    

    七、监控告警建议(事后排查不如事前监控)

    排查是事后,监控是事前。建议配置:

    指标 告警阈值
    CPU 使用率 > 80% 持续 5 分钟
    内存使用率 > 85%
    磁盘使用率 > 85%
    磁盘 IO util > 80% 持续 5 分钟
    网络连接数 > 50000
    Load Average > CPU核数 × 2

    常用方案:Prometheus + Grafana、Zabbix、云厂商自带监控。

    总结:性能排查套路——先看整体(top) → 定位瓶颈(CPU/内存/磁盘/网络) → 找到进程(ps/top排序) → 深入分析(perf/strace/火焰图) → 解决问题。

    记住几个关键命令:top/htop 看整体、iostat -x 1 看磁盘、ss -s 看网络、free -h 看内存。多练几次,下次服务器出问题就不慌了。

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