Sysstat学习

Sysstat（System Statistics）是一个功能强大的开源工具集，用于监控 Linux 系统的性能和资源使用情况，特别适用于 Ubuntu 系统。它包含多个工具，如 sar、iostat、mpstat 和 pidstat，帮助系统管理员实时或历史地分析 CPU、内存、磁盘 I/O、网络等资源的使用情况。本文将以 Ubuntu 系统为重点，从入门到精通，详细解析 Sysstat 的安装、配置、核心工具及其使用方法，并通过具体示例展示如何利用 Sysstat 进行系统性能监控。

1. Sysstat 简介

Sysstat 是一个轻量级、跨平台的性能监控工具集，广泛用于 Linux 系统（如 Ubuntu）。它通过收集系统活动数据，提供详细的性能统计信息，帮助优化系统性能、诊断问题。主要特点包括：

多工具支持：包含 sar（系统活动报告）、iostat（I/O 统计）、mpstat（CPU 统计）、pidstat（进程统计）等。
实时与历史数据：支持实时监控和历史数据分析。
灵活输出格式：支持 CSV、XML、JSON 等格式，便于数据可视化。
开源免费：基于 GPL v2 许可，社区活跃。

Sysstat 是 Ubuntu 系统管理员和开发者的必备工具，适用于服务器性能监控、问题排查和容量规划。

2. 安装 Sysstat on Ubuntu

以下是在 Ubuntu 系统上安装 Sysstat 的详细步骤。

2.1 使用 APT 安装

Ubuntu 的默认软件仓库包含 Sysstat，安装过程简单：

更新软件包索引：
```
sudo apt update
```
确保系统软件包列表是最新的。
安装 Sysstat：
```
sudo apt install sysstat
```
这将安装 Sysstat 及其依赖项。

验证安装：
检查 Sysstat 版本：

sar -V

输出示例：

sysstat version 12.6.0
(C) Sebastien Godard (sysstat <at> orange.fr)

确认其他工具：

iostat -V
mpstat -V
pidstat -V

2.2 从源码安装（可选）

若需要最新版本，可从 Sysstat GitHub 下载源码。以下是步骤（以 2025 年最新版本 12.7.5 为例，检查 Sysstat GitHub 获取最新版本）：

安装依赖：
```
sudo apt install build-essential
```

下载源码：

wget https://github.com/sysstat/sysstat/archive/refs/tags/v12.7.5.tar.gz
tar -xzf v12.7.5.tar.gz
cd sysstat-12.7.5

配置和编译：
```
./configure --prefix=/usr
make
sudo make install
```
- --prefix=/usr：确保二进制文件安装到 /usr/bin。
验证安装：
```
/usr/bin/sar -V
```

2.3 启用 Sysstat 数据收集

Sysstat 默认不启用数据收集，需手动配置：

编辑配置文件：

sudo nano /etc/default/sysstat

将以下行：

ENABLED="false"

改为：

ENABLED="true"

保存并退出。

启动 Sysstat 服务：
```
sudo systemctl enable sysstat
sudo systemctl start sysstat
```
- enable：设置开机自启。
- start：立即启动服务。

验证服务状态：

sudo systemctl status sysstat

输出示例：

● sysstat.service - sysstat performance monitoring data collectorLoaded: loaded (/lib/systemd/system/sysstat.service; enabled; vendor preset: enabled)Active: active (exited) since Thu 2025-04-17 12:00:01 UTC; 5min ago

确保状态为 active (exited)。

检查数据文件：
Sysstat 默认每 10 分钟收集数据，存储在 /var/log/sysstat 目录。查看文件：
```
ls /var/log/sysstat
```
数据文件以 saDD 命名（如 sa17 表示 17 日的数据）。

3. Sysstat 核心工具

Sysstat 包含多个工具，每个工具专注于特定方面的性能监控。以下是主要工具及其功能：

工具	功能描述
`sar`	系统活动报告，监控 CPU、内存、磁盘 I/O、网络等，提供实时和历史数据。
`iostat`	报告 CPU 和 I/O 统计，分析磁盘和设备性能。
`mpstat`	显示 CPU 使用情况，支持多核和虚拟化环境。
`pidstat`	监控进程级别的资源使用（CPU、内存、I/O 等）。
`nfsiostat`	监控 NFS（网络文件系统）的 I/O 性能。
`cifsiostat`	监控 CIFS（通用互联网文件系统）的 I/O 性能。
`sadc`	系统活动数据收集器，后台收集数据供 `sar` 使用。
`sa1`	与 `sadc` 配合，定期收集数据并存储到二进制文件中。
`sa2`	生成每日总结报告，基于 `sadc` 收集的数据。
`sadf`	将 `sar` 数据转换为 CSV、XML、JSON 等格式，便于分析和可视化。

4. 核心工具使用详解（带示例）

以下通过具体示例，逐步展示如何在 Ubuntu 上使用 Sysstat 的核心工具监控系统性能。

4.1 `sar`：系统活动报告

sar 是 Sysstat 的核心工具，用于收集和报告系统资源使用情况。数据存储在 /var/log/sysstat/saXX 文件中。

实时监控 CPU 使用率

查看每 2 秒的 CPU 使用率，共 5 次：

sar -u 2 5

输出示例：

Linux 5.15.0-73-generic (ubuntu)    04/17/2025    _x86_64_    (4 CPU)12:00:01    CPU    %user    %nice    %system    %iowait    %steal    %idle
12:00:03    all    10.25     0.00      2.50       0.75      0.00     86.50
12:00:05    all    12.00     0.00      3.25       1.00      0.00     83.75
...
Average:    all    11.50     0.00      2.88       0.88      0.00     84.75

%user：用户态 CPU 使用率。
%system：内核态 CPU 使用率。
%iowait：等待 I/O 的 CPU 时间。
%idle：空闲 CPU 时间。

查看历史 CPU 数据

查看当天的 CPU 数据：

sar -u

查看特定日期（例如 17 日）：

sar -u -f /var/log/sysstat/sa17

监控内存使用

查看内存使用情况：

sar -r 2 5

输出示例：

12:00:01    kbmemfree   kbavail   kbmemused  %memused
12:00:03    1024000    2048000    6144000     75.00
...

kbmemfree：空闲内存（KB）。
kbavail：可用内存（包括缓存）。
%memused：内存使用百分比。

监控磁盘 I/O

查看块设备 I/O 统计：

sar -b 2 5

输出示例：

12:00:01    tps    rtps    wtps    bread/s    bwrtn/s
12:00:03    15.50   5.25    10.25   1024.00    2048.00
...

tps：每秒传输次数。
bread/s：每秒读取的块数。
bwrtn/s：每秒写入的块数。

4.2 `iostat`：I/O 和 CPU 统计

iostat 用于监控 CPU 和磁盘 I/O 性能。

查看 CPU 和设备统计

基本用法：

iostat

输出示例：

Linux 5.15.0-73-generic (ubuntu)    04/17/2025    _x86_64_    (4 CPU)avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle10.50    0.00    3.00    1.50    0.00   85.00Device             tps    kB_read/s    kB_wrtn/s    kB_read    kB_wrtn
sda              15.20       512.00      1024.00    524288    1048576

CPU 部分显示用户态、系统态等使用率。
设备部分显示每秒传输次数（tps）、读写速度等。

实时监控磁盘 I/O

每 2 秒刷新磁盘统计：

iostat -d 2

输出示例：

Device             tps    kB_read/s    kB_wrtn/s
sda              14.50       480.00       960.00

扩展统计

显示详细 I/O 统计：

iostat -x 2

输出包括 %util（设备利用率），可用于识别磁盘瓶颈。

4.3 `mpstat`：CPU 统计

mpstat 显示 CPU 使用情况，支持多核环境。

查看所有 CPU 统计

基本用法：

mpstat

输出示例：

Linux 5.15.0-73-generic (ubuntu)    04/17/2025    _x86_64_    (4 CPU)12:00:01 AM  CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
12:00:01 AM  all   10.50    0.00    3.00    1.50    0.00    0.25    0.00    0.00    0.00   85.00

查看每个 CPU 核心

显示每个 CPU 核心的统计：

mpstat -P ALL 2 5

输出示例：

12:00:01 AM  CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
12:00:03 AM    0   12.00    0.00    2.50    1.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   84.50
12:00:03 AM    1    8.50    0.00    3.00    2.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   86.50
...

-P ALL：显示所有 CPU 核心。

4.4 `pidstat`：进程级统计

pidstat 监控特定进程的资源使用情况。

监控所有进程的 CPU 使用

基本用法：

pidstat

输出示例：

Linux 5.15.0-73-generic (ubuntu)    04/17/2025    _x86_64_    (4 CPU)12:00:01 AM   UID       PID    %usr %system  %guest   %wait    %CPU   CPU  Command
12:00:01 AM  1000      1234   5.00    2.00    0.00    1.50    7.00     0  firefox
12:00:01 AM     0      5678   3.50    1.50    0.00    0.50    5.00     1  systemd

实时监控特定进程

监控 PID 为 1234 的进程，每 2 秒刷新：

pidstat -p 1234 2

监控进程的 I/O

查看进程的磁盘 I/O：

pidstat -d 2

输出示例：

12:00:01 AM   UID       PID    kB_rd/s    kB_wr/s    kB_ccwr/s  Command
12:00:03 AM  1000      1234     256.00     512.00       0.00    firefox

4.5 `sadf`：数据格式化输出

sadf 将 sar 数据转换为 CSV、XML 或 JSON 格式，便于分析。

导出为 CSV

将当天的 CPU 数据导出为 CSV：

sadf -d /var/log/sysstat/sa17 -- -u

输出示例：

# hostname;interval;timestamp;CPU;%user;%nice;%system;%iowait;%steal;%idle
ubuntu;2;2025-04-17 12:00:03;-1;10.25;0.00;2.50;0.75;0.00;86.50
...

导出为 JSON

sadf -j /var/log/sysstat/sa17 -- -u

5. 配置 Sysstat 数据收集

Sysstat 默认每 10 分钟收集一次数据，适合大多数场景。若需更频繁或自定义收集频率，可修改配置。

5.1 修改数据收集频率

编辑 cron 配置：
Sysstat 使用 cron 定时收集数据，配置文件位于：

sudo nano /etc/cron.d/sysstat

默认配置示例：

# Run system activity accounting tool every 10 minutes
*/10 * * * * root /usr/lib/sysstat/sa1 1 1

修改为每 2 分钟收集：

*/2 * * * * root /usr/lib/sysstat/sa1 1 1

保存并退出。

重启 cron 服务：
```
sudo systemctl restart cron
```
验证数据收集：
等待几分钟，检查新数据文件：
```
ls -l /var/log/sysstat
```

5.2 调整数据保留时间

Sysstat 默认保留 7 天的数据，可通过修改 /etc/sysstat/sysstat 调整：

sudo nano /etc/sysstat/sysstat

查找 HISTORY 参数，默认值为：

HISTORY=7

改为保留 30 天：

HISTORY=30

保存并重启服务：

sudo systemctl restart sysstat

6. 示例：排查 Ubuntu 服务器性能问题

假设 Ubuntu 服务器响应缓慢，CPU 和磁盘负载高，我们使用 Sysstat 排查问题。

6.1 检查 CPU 使用率

运行：

mpstat -P ALL 2 5

输出显示 CPU 0 使用率高达 90%，其他核心正常。

6.2 定位高 CPU 进程

运行：

pidstat 2

发现 PID 1234（apache2 进程）占用大量 CPU。

6.3 检查磁盘 I/O

运行：

iostat -x 2

发现 sda 的 %util 接近 100%，表示磁盘饱和。

6.4 定位高 I/O 进程

运行：

pidstat -d 2

确认 apache2 进程有高 kB_wr/s。

6.5 分析历史数据

查看当天 CPU 和 I/O 趋势：

sar -u -f /var/log/sysstat/sa17
sar -b -f /var/log/sysstat/sa17

确认问题在高峰期（如 12:00-14:00）加剧。

6.6 解决方案

优化 apache2 配置（如减少 worker 线程）：
```
sudo nano /etc/apache2/mods-enabled/mpm_prefork.conf
```
调整 MaxRequestWorkers 值。
升级磁盘（如从 HDD 到 SSD）。
启用缓存（如 Memcached）：
```
sudo apt install memcached
```

6.7 验证优化效果

重启服务后，重新监控：

sar -u 2 5
iostat -x 2

确认 CPU 和磁盘负载下降。

7. 高级使用技巧

以下是一些高级用法，帮助在 Ubuntu 上更高效地使用 Sysstat。

7.1 自动化监控脚本

编写脚本定期收集数据并生成报告：

#!/bin/bash
DATE=$(date +%Y%m%d)
sadf -d /var/log/sysstat/sa${DATE:6:2} -- -u > /home/user/cpu_stats_$DATE.csv
sadf -d /var/log/sysstat/sa${DATE:6:2} -- -r > /home/user/mem_stats_$DATE.csv
sadf -d /var/log/sysstat/sa${DATE:6:2} -- -b > /home/user/io_stats_$DATE.csv

保存为 monitor_sysstat.sh，添加执行权限：
```
chmod +x /home/user/monitor_sysstat.sh
```
设置 cron 定时任务：
```
crontab -e
```
添加：
```
0 0 * * * /home/user/monitor_sysstat.sh
```
每天凌晨运行脚本。

7.2 可视化数据

将 sadf 导出的 CSV 数据导入 Grafana 或 Excel：

安装 Grafana（可选）：

sudo apt install -y apt-transport-https software-properties-common
sudo add-apt-repository "deb https://packages.grafana.com/oss/deb stable main"
sudo apt update
sudo apt install grafana
sudo systemctl enable grafana-server
sudo systemctl start grafana-server

配置 CSV 数据源，导入 /home/user/cpu_stats_*.csv。
创建仪表盘，绘制 CPU、内存、I/O 图表。

7.3 监控 NFS 或 CIFS

若 Ubuntu 服务器使用 NFS 文件系统，监控其性能：

nfsiostat 2

输出示例：

nfs_server:/mnt/nfsread:    512.00 kB/s    10.50 IOPSwrite:   1024.00 kB/s   15.25 IOPS

8. 从入门到精通的学习路径

入门：
- 安装 Sysstat，启用数据收集。
- 掌握 sar、iostat、mpstat 的基本用法，监控 CPU、内存、I/O。
- 练习查看实时和历史数据。
进阶：
- 使用 pidstat 监控进程级性能。
- 配置更频繁的数据收集，导出 CSV/JSON 数据。
- 结合多个工具分析系统瓶颈。
精通：
- 编写自动化监控脚本，集成到运维流程。
- 使用 Grafana 可视化数据。
- 深入分析多核、虚拟化环境或 NFS/CIFS 的性能问题。

9. 总结

Sysstat 是一个功能全面的性能监控工具集，在 Ubuntu 上通过 sar、iostat、mpstat 和 pidstat 等工具，管理员可以全面了解系统的 CPU、内存、磁盘和进程性能。从安装、配置到高级使用，Sysstat 提供了灵活的监控和分析功能，适合从个人开发环境到生产服务器的各种场景。通过实践和探索，你可以熟练使用 Sysstat，从入门者成长为精通 Ubuntu 系统性能优化的专家。

如果需要更具体的配置、场景分析或集成其他工具（如 Prometheus），请提供详细信息，我可以进一步定制指导！

1. Sysstat 简介

2. 安装 Sysstat on Ubuntu

2.1 使用 APT 安装

2.2 从源码安装（可选）

2.3 启用 Sysstat 数据收集

3. Sysstat 核心工具

4. 核心工具使用详解（带示例）

4.1 sar：系统活动报告

实时监控 CPU 使用率

查看历史 CPU 数据

监控内存使用

监控磁盘 I/O

4.2 iostat：I/O 和 CPU 统计

查看 CPU 和设备统计

实时监控磁盘 I/O

扩展统计

4.3 mpstat：CPU 统计

查看所有 CPU 统计

查看每个 CPU 核心

4.4 pidstat：进程级统计

监控所有进程的 CPU 使用

实时监控特定进程

监控进程的 I/O

4.5 sadf：数据格式化输出

导出为 CSV

导出为 JSON

5. 配置 Sysstat 数据收集

5.1 修改数据收集频率

5.2 调整数据保留时间

6. 示例：排查 Ubuntu 服务器性能问题

6.1 检查 CPU 使用率

6.2 定位高 CPU 进程

6.3 检查磁盘 I/O

6.4 定位高 I/O 进程

6.5 分析历史数据

6.6 解决方案

6.7 验证优化效果

7. 高级使用技巧

7.1 自动化监控脚本

7.2 可视化数据

7.3 监控 NFS 或 CIFS

8. 从入门到精通的学习路径

9. 总结

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