張慧嬙，程 華

(江南計(jì)算技術(shù)研究所，江蘇 無(wú)錫 214083)

0 引 言

性能監(jiān)測(cè)工具可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及資源使用情況[1-2]，包括CPU、內(nèi)存、磁盤、網(wǎng)絡(luò)等。近年來(lái)，隨著“綠色計(jì)算”[3]概念的提出，低功耗成為軟件設(shè)計(jì)、工具選擇時(shí)的重要考量[4]。頻繁監(jiān)測(cè)使用高頻的程序(如操作系統(tǒng))時(shí)，監(jiān)測(cè)工具給系統(tǒng)帶來(lái)的性能、功耗負(fù)載不容忽視，必須引起重視。因此，除了實(shí)現(xiàn)的功能，了解性能監(jiān)測(cè)工具運(yùn)行中的性能、功耗情況十分必要，是選擇合適的監(jiān)測(cè)工具時(shí)必須考慮的重要因素。

Linux系統(tǒng)中提供了豐富的性能監(jiān)測(cè)工具[2]，既有針對(duì)單個(gè)單元的監(jiān)測(cè)工具，如fdisk查看硬盤分區(qū)信息，free查看內(nèi)存使用情況，iostat實(shí)時(shí)記錄整個(gè)CPU與接口設(shè)備的I/O狀態(tài)；也有涵蓋多個(gè)單元的全面系統(tǒng)監(jiān)測(cè)工具，如top動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)進(jìn)程的工作狀態(tài)及運(yùn)行情況，sar從多方面對(duì)系統(tǒng)活動(dòng)進(jìn)行報(bào)告，常用于全日監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)，collectl則可以監(jiān)測(cè)幾乎全部的系統(tǒng)單元。不同監(jiān)測(cè)工具采集不同種類和數(shù)量的硬件性能事件，占用的資源和消耗的能源也不同。使用時(shí)應(yīng)根據(jù)需求選擇合適的工具，才能有效實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與性能調(diào)試。

理想的性能監(jiān)測(cè)工具應(yīng)具備兩方面的特性：(1)監(jiān)測(cè)的全面性。應(yīng)覆蓋CPU、磁盤、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)單元的細(xì)粒度監(jiān)測(cè)；(2)輕量級(jí)、低負(fù)載。占用系統(tǒng)資源盡量少，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響應(yīng)盡可能小。當(dāng)前，相關(guān)文獻(xiàn)中對(duì)監(jiān)測(cè)工具的分析主要集中在功能實(shí)現(xiàn)方面[5-7]，對(duì)資源消耗情況的分析較少或不夠全面[8-10]。

針對(duì)性能監(jiān)測(cè)工具缺乏全面的資源、能耗分析這一問(wèn)題，文中設(shè)計(jì)了定量測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)。選取free、iostat、ifstat、sar和collectl等主流Linux性能監(jiān)測(cè)工具，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到了典型監(jiān)測(cè)工具的性能和功耗數(shù)據(jù)。

1 現(xiàn)狀概述

1.1 性能監(jiān)測(cè)原理

目前流行的大多數(shù)性能監(jiān)測(cè)工具都是通過(guò)讀取/proc文件系統(tǒng)下特定的編碼文件[11]，經(jīng)過(guò)一定的編碼解釋后輸出成可讀的形式，來(lái)實(shí)現(xiàn)特定系統(tǒng)單元的實(shí)時(shí)性能監(jiān)測(cè)。/proc文件系統(tǒng)是Linux內(nèi)核的一個(gè)虛擬文件系統(tǒng)[12]，不僅提供了Linux內(nèi)核的當(dāng)前狀態(tài)，還包含了系統(tǒng)硬件以及詳細(xì)的進(jìn)程信息，例如內(nèi)存管理、進(jìn)程相關(guān)、文件系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、系統(tǒng)總線、電源管理、終端、系統(tǒng)控制參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)等，幾乎涵蓋了內(nèi)核的所有部分。/proc系統(tǒng)以文件的形式提供了內(nèi)核與進(jìn)程之間的通信接口，用戶或應(yīng)用程序可以通過(guò)/proc系統(tǒng)動(dòng)態(tài)訪問(wèn)內(nèi)核內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、讀取系統(tǒng)的相關(guān)信息，還可以通過(guò)改變/proc下相應(yīng)的文件來(lái)改變內(nèi)核設(shè)置。另一方面，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中提供了豐富的硬件性能計(jì)數(shù)器[13-14]和傳感器[15-17]，可直接采集系統(tǒng)的硬件信息和活動(dòng)數(shù)據(jù)，并通過(guò)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)將檢測(cè)到的硬件信息提供給操作系統(tǒng)，某些性能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)便是通過(guò)讀取這些特定的配置文件獲得。

1.2 監(jiān)測(cè)工具分類

最早的性能監(jiān)測(cè)工具產(chǎn)生于Unix系統(tǒng)中，便于系統(tǒng)管理員進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)和性能調(diào)節(jié)。隨著Linux系統(tǒng)的流行，這些工具大多經(jīng)過(guò)一定程度的改寫以適用于各個(gè)Linux系統(tǒng)發(fā)行版。隨著Linux內(nèi)核的不斷升級(jí)、計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備的不斷完善，性能監(jiān)測(cè)工具更加豐富，覆蓋的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目更加全面，監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)也更加豐富和準(zhǔn)確。根據(jù)監(jiān)測(cè)單元的數(shù)目及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的類型，現(xiàn)有的性能監(jiān)測(cè)工具可大致分為以下三類：

(1)子系統(tǒng)性能監(jiān)測(cè)工具：監(jiān)測(cè)一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)子系統(tǒng)，提供特定子系統(tǒng)的全面性能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。典型的如free和iostat，其中free屬于procps包，1992年由Brian Edmonds發(fā)布，用于在終端顯示內(nèi)存和交換空間的使用情況，包括已用內(nèi)存、buffers、cache等，簡(jiǎn)易實(shí)用，幾乎所有系統(tǒng)管理員日常都會(huì)用到；iostat是sysstat系統(tǒng)監(jiān)測(cè)軟件包的一部分，由Sebastien Godard于1998年使用C語(yǔ)言發(fā)布，匯總了單個(gè)磁盤的使用信息，可報(bào)告CPU及磁盤使用情況，包括塊設(shè)備的讀和寫，跟蹤存儲(chǔ)設(shè)備的性能，用于調(diào)整系統(tǒng)配置取得磁盤之間更好的I/O負(fù)載平衡。

(2)全系統(tǒng)細(xì)粒度性能監(jiān)測(cè)工具：監(jiān)測(cè)多個(gè)子系統(tǒng)，能提供多個(gè)子系統(tǒng)全面細(xì)粒度的性能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。全系統(tǒng)細(xì)粒度監(jiān)測(cè)工具功能強(qiáng)大，應(yīng)用最為廣泛的是sar和collectl。其中，sar工具也屬于Sysstat包，最早寫于1999年，隨后不斷完善，成為L(zhǎng)inux系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的全能工具，可以統(tǒng)計(jì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)，收集、報(bào)告和保存系統(tǒng)的不同活動(dòng)指標(biāo)，包括CPU使用情況、文件讀寫情況、磁盤I/O狀況等詳細(xì)信息，幫助用戶全方位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，找出性能瓶頸；collectl作為后起之秀，2003年由Mark Seger采用perl語(yǔ)言寫成，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，如今已成為一個(gè)出色的輕量級(jí)全系統(tǒng)監(jiān)測(cè)工具，可以覆蓋眾多系統(tǒng)單元、報(bào)告豐富資源信息，在功能方面既和sar有重合點(diǎn)，又展現(xiàn)出了很多不同于sar的細(xì)節(jié)和特性，例如增加了對(duì)計(jì)算機(jī)集群的監(jiān)測(cè)支持，可以單獨(dú)扮演ps、top等其他實(shí)用監(jiān)測(cè)工具的角色。

(3)全系統(tǒng)概要監(jiān)測(cè)工具：可用于監(jiān)測(cè)多個(gè)子系統(tǒng)，描述各系統(tǒng)總體運(yùn)行情況的概要統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。前面介紹的top便是典型的全系統(tǒng)概要監(jiān)測(cè)工具，top提供了一系列系統(tǒng)范圍的概要統(tǒng)計(jì)信息，包括CPU利用率、平均負(fù)載、內(nèi)存及交換空間使用情況等，還可以監(jiān)測(cè)運(yùn)行最多的進(jìn)程/任務(wù)狀態(tài)，根據(jù)CPU用量等對(duì)進(jìn)程進(jìn)行排序，每隔一定間隔刷新屏幕。使用top命令，用戶可快速掌握當(dāng)前主要系統(tǒng)部件的大致性能情況，并對(duì)資源占用較高的進(jìn)程實(shí)行專門監(jiān)測(cè)。在此基礎(chǔ)上，許多學(xué)者對(duì)top工具進(jìn)行了不同的改進(jìn)。由于top對(duì)/proc系統(tǒng)拍快照，無(wú)法監(jiān)測(cè)在快照之前結(jié)束的壽命較短的程序[1]，針對(duì)此情況，Gerlof Langeveld等于2000年發(fā)布了atop工具，使用進(jìn)程核算技術(shù)，對(duì)短壽命的程序進(jìn)行了捕捉顯示；此外，Hisham Muhammad提供了一個(gè)更為友好的top工具——htop，可以以更加多彩的方式顯示更加豐富的統(tǒng)計(jì)信息，并對(duì)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行高亮顯示。

有關(guān)各監(jiān)測(cè)工具的使用方法和原理，官網(wǎng)或者man手冊(cè)都有詳細(xì)的說(shuō)明信息，為用戶選擇合適的監(jiān)測(cè)工具提供了有用的參考。然而，無(wú)論是官網(wǎng)還是學(xué)術(shù)界，目前很難找到針對(duì)各個(gè)性能監(jiān)測(cè)工具自身性能、功耗等占用資源情況的分析和比較。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 工具測(cè)評(píng)維度描述

功能往往是選擇監(jiān)測(cè)工具時(shí)的首要考慮因素，然而當(dāng)頻繁監(jiān)測(cè)某個(gè)系統(tǒng)部件時(shí)，較小的性能監(jiān)測(cè)工具也可能給系統(tǒng)負(fù)載帶來(lái)不容忽視的影響。理想的性能監(jiān)測(cè)工具不僅應(yīng)能滿足對(duì)系統(tǒng)單元的全面有效監(jiān)測(cè)，還應(yīng)盡可能少地占用系統(tǒng)資源，減少對(duì)系統(tǒng)的性能影響，提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精確度。因此，在使用Linux系統(tǒng)進(jìn)行部分復(fù)雜作業(yè)時(shí)，工具自身占用資源情況也應(yīng)在選擇性能監(jiān)測(cè)工具時(shí)考慮在內(nèi)。

結(jié)合監(jiān)測(cè)工具特點(diǎn)及操作系統(tǒng)性能指標(biāo)，文中將從功能、性能、功耗三個(gè)維度對(duì)監(jiān)測(cè)工具進(jìn)行測(cè)評(píng)。

2.1.1 功 能

監(jiān)測(cè)工具的功能主要體現(xiàn)在監(jiān)測(cè)部件及監(jiān)測(cè)項(xiàng)上，能否持續(xù)監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)時(shí)間粒度、輸出格式等也是要考量的方面。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)查看官網(wǎng)或man手冊(cè)及相關(guān)文獻(xiàn)，可以對(duì)工具的功能做到比較全面的了解。

2.1.2 性 能

工具的性能體現(xiàn)在監(jiān)控特定部件時(shí)，對(duì)CPU及內(nèi)存的占用情況。文中采用top工具實(shí)時(shí)采樣監(jiān)測(cè)進(jìn)程占用CPU及內(nèi)存資源的情況，重復(fù)多次對(duì)采樣結(jié)果取平均值，獲得監(jiān)測(cè)工具的性能評(píng)估。

2.1.3 功 耗

2.2 實(shí)驗(yàn)流程

當(dāng)前Linux系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，其運(yùn)行載荷也隨之復(fù)雜多樣化；同時(shí)，針對(duì)Linux系統(tǒng)的性能監(jiān)測(cè)工具越來(lái)越多，無(wú)法對(duì)所有工具一一測(cè)評(píng)。因此，文中采取變量遞增式的方法，針對(duì)幾種常用工具的性能功耗進(jìn)行測(cè)評(píng)，旨在為選擇Linux性能監(jiān)測(cè)工具提供思路。

實(shí)驗(yàn)使用不同監(jiān)測(cè)工具，對(duì)同一部件進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在不同運(yùn)行負(fù)載的條件下，對(duì)比各工具性能及功耗指標(biāo)，最終通過(guò)結(jié)果分析，給出工具選擇策略。實(shí)驗(yàn)過(guò)程可以描述為

{G1,G2,…,Gn,P}=H(x_load,y_tool)

其中，x_load為運(yùn)行負(fù)載；y_tool為測(cè)評(píng)對(duì)象工具；H為2.1節(jié)中的測(cè)試過(guò)程；G1～Gn分別表示不同部件在當(dāng)前環(huán)境下的性能指標(biāo)；P為當(dāng)前環(huán)境下的工具功耗。

具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：

Step1：相同負(fù)載條件下，針對(duì)不同的同部件監(jiān)測(cè)工具測(cè)評(píng)與比較。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程可以描述為:

{G1,G2,…,Gn,P}=H(x_load=c,y_tool)

其中，c表示常量，即負(fù)載不變。

對(duì)一款工具性能進(jìn)行測(cè)評(píng)與橫向比較，必須限定其使用條件，在同環(huán)境下運(yùn)行不同工具，能直觀反映某一工具對(duì)具體使用環(huán)境的匹配程度；但同時(shí)，此方法得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論只能適用于相同或者相近的工具使用環(huán)境，在使用條件變化時(shí)，該方法得出的結(jié)論不具有通用性。

Step2：不同負(fù)載條件下，針對(duì)不同的同部件監(jiān)測(cè)工具測(cè)評(píng)與比較。

為進(jìn)一步驗(yàn)證第一步的結(jié)論，本步驟中加入了負(fù)載條件的變化，實(shí)驗(yàn)過(guò)程可以描述為：

{G1,G2,…,Gn,P}=H(x_load,y_tool)

當(dāng)使用環(huán)境變化時(shí)，不同工具的性能功耗也隨之改變，只有在對(duì)各種使用環(huán)境和限制下的工具進(jìn)行比較后，才能找到不同條件下監(jiān)測(cè)工具選擇的最優(yōu)解。

3 實(shí) 驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象與環(huán)境

3.1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

針對(duì)CPU、內(nèi)存、磁盤、網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵系統(tǒng)部件，從子系統(tǒng)、全系統(tǒng)細(xì)粒度性能監(jiān)測(cè)工具中各選取了一些典型的性能監(jiān)測(cè)工具作為測(cè)評(píng)對(duì)象，包括iostat、free、ifstat、sar以及collectl。

它們的主要監(jiān)控命令如表1所示。

表1 常用監(jiān)控命令

free、iostat及ifstat這三個(gè)子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)工具的功能比較單一，只能監(jiān)測(cè)一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)系統(tǒng)單元，sar和collectl的功能相對(duì)強(qiáng)大，監(jiān)測(cè)單元眾多，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)豐富，涵蓋了常用的分系統(tǒng)。和sar相比，collectl還可以監(jiān)測(cè)nfs、lustre以及內(nèi)部通信數(shù)據(jù)，用于計(jì)算機(jī)集群的性能監(jiān)測(cè)；此外，collectl還提供slabs(系統(tǒng)對(duì)象緩存)數(shù)據(jù)的采集。

3.1.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

實(shí)驗(yàn)選用臺(tái)式微機(jī)的具體軟硬件環(huán)境參數(shù)如表2所示。

選取Mersenne、lmbench、unixbench等以及系統(tǒng)空載狀態(tài)作為CPU、內(nèi)存、磁盤、系統(tǒng)整體的負(fù)載場(chǎng)景。其中，Mersenne為計(jì)算和存儲(chǔ)密集型程序，系統(tǒng)接近滿負(fù)荷運(yùn)行；lmbench[17]與unixbench為經(jīng)典的系統(tǒng)級(jí)Benchmark，平均負(fù)載低于1，空載時(shí)只有一些守護(hù)進(jìn)程運(yùn)行，系統(tǒng)負(fù)載接近0。由于網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的特殊性，單獨(dú)選取netperf和系統(tǒng)空載狀態(tài)用于測(cè)評(píng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)工具。

表2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境配置

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

使用子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)工具iostat監(jiān)測(cè)CPU與磁盤，free監(jiān)測(cè)內(nèi)存，ifstat監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，全系統(tǒng)監(jiān)測(cè)工具sar、collectl依次監(jiān)測(cè)前述系統(tǒng)部件及系統(tǒng)整體。將監(jiān)測(cè)同一部件的不同工具數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

3.2.1 性能測(cè)試結(jié)果

性能測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 監(jiān)控工具占用資源數(shù)據(jù)

整體來(lái)看，五種監(jiān)測(cè)工具使用時(shí)占用的系統(tǒng)資源都比較小，CPU利用率最大為1.004%。隨著系統(tǒng)由滿負(fù)荷運(yùn)行降低到空載狀態(tài)，各監(jiān)測(cè)工具的CPU利用率均呈現(xiàn)了先減小后增大的趨勢(shì)。這是因?yàn)镸ersenne時(shí)單一任務(wù)運(yùn)行，監(jiān)測(cè)工具等待隊(duì)列較短，Idle時(shí)系統(tǒng)空載，監(jiān)測(cè)工具優(yōu)先級(jí)較高[2,18]，這兩種情況下性能工具占用較多的CPU資源，而Lmbench、Unixbench時(shí)多任務(wù)執(zhí)行，監(jiān)測(cè)工具優(yōu)先級(jí)較低，等待隊(duì)列較長(zhǎng)，因此占用CPU資源較少。Netperf與系統(tǒng)空載狀態(tài)接近，工具占用CPU變化情況不明顯。

當(dāng)監(jiān)測(cè)相同的部件時(shí)，子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)工具比sar和collectl使用特定命令監(jiān)測(cè)具有更大的優(yōu)勢(shì)，前者的CPU利用率均低于0.1%，CPU占用率至少降低30%。對(duì)比兩個(gè)全系統(tǒng)細(xì)粒度的性能監(jiān)測(cè)工具，相同負(fù)載下監(jiān)測(cè)相同的子系統(tǒng)，collectl的CPU利用率相較sar至少降低15%。在內(nèi)存占用率上，無(wú)論系統(tǒng)負(fù)載高低，無(wú)論被測(cè)單元種類，free、iostat以及sar占用的內(nèi)存資源非常小，接近0，collectl則穩(wěn)定在0.7%。

3.2.2 功耗測(cè)試結(jié)果

功耗測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 監(jiān)測(cè)工具平均功耗及占總功耗比例

注：因空載時(shí)系統(tǒng)功耗接近0，在計(jì)算占總功耗比例時(shí)未把idle情況考慮入內(nèi)

排除一些奇異點(diǎn)，總體而言，所有監(jiān)測(cè)工具對(duì)系統(tǒng)的能耗負(fù)載較小，最大不超過(guò)4 W，所占總功耗比例最大為3.02%。子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)工具的平均功耗普遍比對(duì)應(yīng)的全系統(tǒng)工具監(jiān)測(cè)命令降低至少30%，占總功耗比例不超過(guò)0.67；sar和collectl這兩個(gè)全系統(tǒng)監(jiān)測(cè)工具在監(jiān)測(cè)特定單元時(shí)功耗差異不明顯，普遍維持在2%以下，但當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體時(shí)，collectl在各種系統(tǒng)負(fù)載情況下的耗能表現(xiàn)都稍優(yōu)于sar，普遍低了0.3～1.5 W，至少減少了7%的能耗。

4 結(jié)果分析及結(jié)論

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分部件時(shí)，子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)工具的性能及功耗均優(yōu)于使用相應(yīng)命令的全系統(tǒng)監(jiān)測(cè)工具。這是因?yàn)樽酉到y(tǒng)監(jiān)測(cè)工具框架更為簡(jiǎn)單，只需讀取少數(shù)的系統(tǒng)文件；而全系統(tǒng)監(jiān)測(cè)工具因?yàn)楣δ艿亩鄻有裕讓涌蚣芨鼮閺?fù)雜，盡管只監(jiān)測(cè)單一部件，依然需要占用較多資源維護(hù)整體框架。當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體時(shí)，與sar相比，collectl在性能和功耗方面具有較明顯的優(yōu)勢(shì)。這得益于collectl使用了“實(shí)用報(bào)表提取語(yǔ)言”Perl寫成，與寫成sar的C語(yǔ)言相比，Perl語(yǔ)言集成了強(qiáng)大的正則表達(dá)式功能，能夠很容易地操作文本、提取有用的信息、快速處理大批量數(shù)據(jù)，這在讀取/proc系統(tǒng)、解碼處理相關(guān)文件時(shí)具有很大優(yōu)勢(shì)。

綜上，得出如下結(jié)論：

(1)作為典型的分系統(tǒng)監(jiān)測(cè)工具，free、iostat和ifstat簡(jiǎn)單實(shí)用，實(shí)現(xiàn)特定子系統(tǒng)的性能監(jiān)測(cè)的同時(shí)，占用的系統(tǒng)資源、能耗都很?。籹ar和collectl作為全系統(tǒng)細(xì)粒度監(jiān)測(cè)工具，功能強(qiáng)大，不僅實(shí)現(xiàn)了豐富的系統(tǒng)單元監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，支持豐富的數(shù)據(jù)輸出和表現(xiàn)形式，而且在不同的系統(tǒng)負(fù)載測(cè)試下，均展現(xiàn)了出色的輕量級(jí)低負(fù)載特性。

(2)實(shí)驗(yàn)設(shè)定四種監(jiān)測(cè)工具的采集頻率均為每秒一次，實(shí)際使用時(shí)根據(jù)需要調(diào)整到合適的監(jiān)測(cè)頻率，如每分鐘一次等，此時(shí)監(jiān)測(cè)工具對(duì)系統(tǒng)的資源、能耗負(fù)載將會(huì)更低。

(3)給出工具選擇策略：如需監(jiān)測(cè)特定的子系統(tǒng)，選擇對(duì)應(yīng)的分系統(tǒng)監(jiān)測(cè)工具，會(huì)比使用特定的全系統(tǒng)監(jiān)測(cè)命令占用更少的資源；而如果需要同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)子系統(tǒng)或者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體，全系統(tǒng)細(xì)粒度監(jiān)測(cè)工具將是不錯(cuò)的選擇，首先按照具體的功能差異進(jìn)行選擇，當(dāng)功能特性均滿足時(shí)，collectl將比sar更具性能及功耗上的優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

性能監(jiān)測(cè)是系統(tǒng)運(yùn)維調(diào)優(yōu)的重要一環(huán)，隨著計(jì)算機(jī)硬件的不斷完善、Linux內(nèi)核的不斷升級(jí)，涌現(xiàn)出一大批功能各異、性能出色的性能監(jiān)測(cè)工具。從計(jì)算機(jī)硬件到計(jì)算機(jī)軟件，從CPU到內(nèi)存到硬盤到網(wǎng)絡(luò)，多樣的性能監(jiān)測(cè)工具覆蓋了面向各系統(tǒng)單元的監(jiān)測(cè)需求，且不斷完善改進(jìn)，向著高精度、低負(fù)載的方向發(fā)展。

文中選取了幾款典型的Linux系統(tǒng)性能監(jiān)測(cè)工具，設(shè)計(jì)了針對(duì)性的測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)，從功能、性能、功耗多個(gè)維度進(jìn)行了測(cè)試分析，發(fā)現(xiàn)不同的工具在不同使用環(huán)境下所表現(xiàn)出的性能功耗不盡相同。在使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇滿足功能需求、占用系統(tǒng)資源較少、消耗能源較低的合適的性能監(jiān)測(cè)工具，盡量降低持續(xù)監(jiān)測(cè)給系統(tǒng)帶來(lái)的運(yùn)行負(fù)載和性能影響。

目前，面向單個(gè)物理主機(jī)的性能監(jiān)測(cè)工具已基本滿足應(yīng)用需求，亟需在面向資源共享的虛擬化環(huán)境和面向資源整合的大規(guī)模數(shù)據(jù)中心環(huán)境下，提供精準(zhǔn)、低負(fù)載、全系統(tǒng)視圖的性能監(jiān)測(cè)工具。隨著大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的興起，虛擬化技術(shù)盛行，如何衡量同一物理主機(jī)上每臺(tái)虛擬機(jī)的實(shí)際資源使用情況，對(duì)單個(gè)虛擬機(jī)的細(xì)粒度性能事件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，是亟待解決的問(wèn)題。