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获取linux内存、cpu、磁盘IO等信息脚本及其原理详解

一、脚本

今天主要分享一个shell脚本,用来获取linux系统CPU、内存、磁盘IO等信息。

#!/bin/bash # 获取要监控的本地服务器IP地址 IP=`ifconfig | grep inet | grep -vE 'inet6|127.0.0.1' | awk '{print $2}'` echo "IP地址:"$IP   # 获取cpu总核数 cpu_num=`grep -c "model name" /proc/cpuinfo` echo "cpu总核数:"$cpu_num   # 1、获取CPU利用率 # 获取用户空间占用CPU百分比 cpu_user=`top -b -n 1 | grep Cpu | awk '{print $2}' | cut -f 1 -d "%"` echo "用户空间占用CPU百分比:"$cpu_user   # 获取内核空间占用CPU百分比 cpu_system=`top -b -n 1 | grep Cpu | awk '{print $4}' | cut -f 1 -d "%"` echo "内核空间占用CPU百分比:"$cpu_system   # 获取空闲CPU百分比 cpu_idle=`top -b -n 1 | grep Cpu | awk '{print $8}' | cut -f 1 -d "%"` echo "空闲CPU百分比:"$cpu_idle   # 获取等待输入输出占CPU百分比 cpu_iowait=`top -b -n 1 | grep Cpu | awk '{print $10}' | cut -f 1 -d "%"` echo "等待输入输出占CPU百分比:"$cpu_iowait   #2、获取CPU上下文切换和中断次数 # 获取CPU中断次数 cpu_interrupt=`vmstat -n 1 1 | sed -n 3p | awk '{print $11}'` echo "CPU中断次数:"$cpu_interrupt   # 获取CPU上下文切换次数 cpu_context_switch=`vmstat -n 1 1 | sed -n 3p | awk '{print $12}'` echo "CPU上下文切换次数:"$cpu_context_switch   #3、获取CPU负载信息 # 获取CPU15分钟前到现在的负载平均值 cpu_load_15min=`uptime | awk '{print $11}' | cut -f 1 -d ','` echo "CPU 15分钟前到现在的负载平均值:"$cpu_load_15min   # 获取CPU5分钟前到现在的负载平均值 cpu_load_5min=`uptime | awk '{print $10}' | cut -f 1 -d ','` echo "CPU 5分钟前到现在的负载平均值:"$cpu_load_5min   # 获取CPU1分钟前到现在的负载平均值 cpu_load_1min=`uptime | awk '{print $9}' | cut -f 1 -d ','` echo "CPU 1分钟前到现在的负载平均值:"$cpu_load_1min   # 获取任务队列(就绪状态等待的进程数) cpu_task_length=`vmstat -n 1 1 | sed -n 3p | awk '{print $1}'` echo "CPU任务队列长度:"$cpu_task_length   #4、获取内存信息 # 获取物理内存总量 mem_total=`free | grep Mem | awk '{print $2}'` echo "物理内存总量:"$mem_total   # 获取操作系统已使用内存总量 mem_sys_used=`free | grep Mem | awk '{print $3}'` echo "已使用内存总量(操作系统):"$mem_sys_used   # 获取操作系统未使用内存总量 mem_sys_free=`free | grep Mem | awk '{print $4}'` echo "剩余内存总量(操作系统):"$mem_sys_free   # 获取应用程序已使用的内存总量 mem_user_used=`free | sed -n 3p | awk '{print $3}'` echo "已使用内存总量(应用程序):"$mem_user_used   # 获取应用程序未使用内存总量 mem_user_free=`free | sed -n 3p | awk '{print $4}'` echo "剩余内存总量(应用程序):"$mem_user_free     # 获取交换分区总大小 mem_swap_total=`free | grep Swap | awk '{print $2}'` echo "交换分区总大小:"$mem_swap_total   # 获取已使用交换分区大小 mem_swap_used=`free | grep Swap | awk '{print $3}'` echo "已使用交换分区大小:"$mem_swap_used   # 获取剩余交换分区大小 mem_swap_free=`free | grep Swap | awk '{print $4}'` echo "剩余交换分区大小:"$mem_swap_free    #5、获取磁盘I/O统计信息 echo "指定设备(/dev/sda)的统计信息" # 每秒向设备发起的读请求次数 disk_sda_rs=`iostat -kx | grep sda| awk '{print $4}'` echo "每秒向设备发起的读请求次数:"$disk_sda_rs   # 每秒向设备发起的写请求次数 disk_sda_ws=`iostat -kx | grep sda| awk '{print $5}'` echo "每秒向设备发起的写请求次数:"$disk_sda_ws   # 向设备发起的I/O请求队列长度平均值 disk_sda_avgqu_sz=`iostat -kx | grep sda| awk '{print $9}'` echo "向设备发起的I/O请求队列长度平均值"$disk_sda_avgqu_sz   # 每次向设备发起的I/O请求平均时间 disk_sda_await=`iostat -kx | grep sda| awk '{print $10}'` echo "每次向设备发起的I/O请求平均时间:"$disk_sda_await   # 向设备发起的I/O服务时间均值 disk_sda_svctm=`iostat -kx | grep sda| awk '{print $11}'` echo "向设备发起的I/O服务时间均值:"$disk_sda_svctm   # 向设备发起I/O请求的CPU时间百分占比 disk_sda_util=`iostat -kx | grep sda| awk '{print $12}'` echo "向设备发起I/O请求的CPU时间百分占比:"$disk_sda_util 

执行结果:

获取linux内存、cpu、磁盘IO等信息脚本及其原理详解

二、原理讲解

知其然还要知其所以然,下面详细我们讲解脚本实现的原理。

1. 获取要监控的本地服务器IP地址

IP=`ifconfig | grep inet | grep -vE 'inet6|127.0.0.1' | awk '{print $2}'` echo "IP地址:"$IP
  1. ifconfig | grep inet过滤出如下结果包含字符串inet的行,如下图红色圈起来的两行 其中| 是管道的意思,将前面命令的结果作为输入给| 右边的命令
  2. grep -vE 'inet6|127.0.0.1'将第一步结果通过命令grep -vE过滤掉包含inet6和127.0.0.1的行
  3. 将第二步结果通过命令awk 将字符串分割,$n(0~N) 对应相应的参数,如下图多少$2对应地址:192.168.0.125,**'{print 2}'**打印出2的值
  4. 将第三步的结果赋值给变量IP
  5. echo "IP地址:"$IP打印出变量IP的值,【后面脚本中赋值和打印的语句功能相同,不再重复解释】

2. 获取cpu总核数

cpu_num=`grep -c "model name" /proc/cpuinfo` echo "cpu总核数:"$cpu_num
  1. 在linux的/proc目录下存放了系统运行的很多系统资源信息,其中**/proc/cpuinfo**存放了系统运行时cpu的很多重要信息。
  2. 所有的cpu核信息由model name字符串给出,
  3. 通过命令**grep -c "model name" /proc/cpuinfo** 可以计算出文件 /proc/cpuinfo中出现字符串model name出现的次数,就可以得到cpu总核数。-c 表示统计字符串出现次数。

如下所示:

获取linux内存、cpu、磁盘IO等信息脚本及其原理详解

3. 获取CPU利用率

top命令经常用来监控linux的系统状况,是常用的性能分析工具,能够实时显示系统中各个进程的资源占用情况。

# 获取用户空间占用CPU百分比 cpu_user=`top -b -n 1 | grep Cpu | awk '{print $2}' | cut -f 1 -d "%"` echo "用户空间占用CPU百分比:"$cpu_user   # 获取内核空间占用CPU百分比 cpu_system=`top -b -n 1 | grep Cpu | awk '{print $4}' | cut -f 1 -d "%"` echo "内核空间占用CPU百分比:"$cpu_system   # 获取空闲CPU百分比 cpu_idle=`top -b -n 1 | grep Cpu | awk '{print $8}' | cut -f 1 -d "%"` echo "空闲CPU百分比:"$cpu_idle   # 获取等待输入输出占CPU百分比 cpu_iowait=`top -b -n 1 | grep Cpu | awk '{print $10}' | cut -f 1 -d "%"` echo "等待输入输出占CPU百分比:"$cpu_iowait 

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top


  1. top -b -n 1显示系统的信息并以格式化打印,结果只刷新一次
n 设置退出前屏幕刷新的次数 b 将top输出编排成适合输出到文件的格式,可以使用这个选项创建进程日志
  1. grep Cpu提取出字符串Cpu所在的行
  2. awk '{print $2}'将第二步得到的字符串分割,并调用方法print 打印出**$2**对应的第二个字符串,0.5%us
  3. cut -f 1 -d "%" 表示以%为分隔符,将第三步的结果分隔开,并显示分割后的记过的第一个字符串即0.5
-d  "%" 是以%作为分隔符,  -f 1显示以:分割每一行的第一段内容
  1. 其他脚本以此类推

其他Cpu利用率参数含义如下:

#us 用户空间占用CPU百分比 #sy 内核空间占用CPU百分比 #ni 用户进程空间内改变过优先级的进程占用CPU百分比 #id 空闲CPU百分比 #wa 等待输入输出的CPU时间百分比 #hi 硬件中断 #si 软件中断

4.获取CPU上下文切换和中断次数

# 获取CPU中断次数 cpu_interrupt=`vmstat -n 1 1 | sed -n 3p | awk '{print $11}'` echo "CPU中断次数:"$cpu_interrupt   # 获取CPU上下文切换次数 cpu_context_switch=`vmstat -n 1 1 | sed -n 3p | awk '{print $12}'` echo "CPU上下文切换次数:"$cpu_context_switch  # 获取任务队列(就绪状态等待的进程数) cpu_task_length=`vmstat -n 1 1 | sed -n 3p | awk '{print $1}'` echo "CPU任务队列长度:"$cpu_task_length
  1. vmstat是Virtual Meomory Statistics(虚拟内存统计)的缩写,可对操作系统的虚拟内存、进程、CPU活动进行监控。是对系统的整体情况进行统计,不足之处是无法对某个进程进行深入分析。vmstat -n 1 1只显示一次各字段名称。
-n:只在开始时显示一次各字段名称。
  1. sed -n 3p将第一步的结果打印出第3行
参数说明:     -n或--quiet或--silent 取消自动打印模式空间,仅显示script处理后的结果。 动作说明:     p :打印,亦即将某个选择的数据印出。通常 p 会与参数 sed -n 一起运行~
  1. **awk '{print $1}'`**将第2步结果得出的字符串分割,并打印第一个字符串

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vmstat


5、获取CPU负载信息

# 获取CPU15分钟前到现在的负载平均值 cpu_load_15min=`uptime | awk '{print $11}' | cut -f 1 -d ','` echo "CPU 15分钟前到现在的负载平均值:"$cpu_load_15min   # 获取CPU5分钟前到现在的负载平均值 cpu_load_5min=`uptime | awk '{print $10}' | cut -f 1 -d ','` echo "CPU 5分钟前到现在的负载平均值:"$cpu_load_5min   # 获取CPU1分钟前到现在的负载平均值 cpu_load_1min=`uptime | awk '{print $9}' | cut -f 1 -d ','` echo "CPU 1分钟前到现在的负载平均值:"$cpu_load_1min
  1. uptime 命令可以用来查看服务器已经运行了多久,当前登录的用户有多少,以及服务器在过去的1分钟、5分钟、15分钟的系统平均负载值。系统负载是处于可运行runnable或不可中断uninterruptable状态的进程的平均数。可运行状态的进程要么正在使用 CPU 要么在等待使用 CPU。不可中断状态的进程则正在等待某些 I/O 访问,例如等待磁盘 IO。有三个时间间隔的平均值。负载均值的意义根据系统中 CPU 的数量不同而不同,负载为 1 对于一个只有单 CPU 的系统来说意味着负载满了,而对于一个拥有 4 CPU 的系统来说则意味着 75% 的时间里都是空闲的。
  2. 参考之前脚本分析,**awk '{print $9}' | cut -f 1 -d ','**将第一步的结果分割开,并得到第9个字符串,然后用‘,’分隔开,并得到分割后的第一个字符串

获取linux内存、cpu、磁盘IO等信息脚本及其原理详解

uptime


6、获取内存信息

# 获取物理内存总量 mem_total=`free | grep Mem | awk '{print $2}'` echo "物理内存总量:"$mem_total   # 获取操作系统已使用内存总量 mem_sys_used=`free | grep Mem | awk '{print $3}'` echo "已使用内存总量(操作系统):"$mem_sys_used   # 获取操作系统未使用内存总量 mem_sys_free=`free | grep Mem | awk '{print $4}'` echo "剩余内存总量(操作系统):"$mem_sys_free   # 获取应用程序已使用的内存总量 mem_user_used=`free | sed -n 3p | awk '{print $3}'` echo "已使用内存总量(应用程序):"$mem_user_used   # 获取应用程序未使用内存总量 mem_user_free=`free | sed -n 3p | awk '{print $4}'` echo "剩余内存总量(应用程序):"$mem_user_free     # 获取交换分区总大小 mem_swap_total=`free | grep Swap | awk '{print $2}'` echo "交换分区总大小:"$mem_swap_total   # 获取已使用交换分区大小 mem_swap_used=`free | grep Swap | awk '{print $3}'` echo "已使用交换分区大小:"$mem_swap_used   # 获取剩余交换分区大小 mem_swap_free=`free | grep Swap | awk '{print $4}'` echo "剩余交换分区大小:"$mem_swap_free


  1. free 命令显示系统内存的使用情况,包括物理内存、交换内存(swap)和内核缓冲区内存。
  2. grep Swap将第一步的结果过滤只显示包含字符串Swap的行
  3. **awk '{print $4}'**将第二步结果分割,并打印出第四个字符串的值

获取linux内存、cpu、磁盘IO等信息脚本及其原理详解

【其他脚本参考前面的分析】

7. 获取磁盘I/O统计信息

echo "指定设备(/dev/sda)的统计信息" # 每秒向设备发起的读请求次数 disk_sda_rs=`iostat -kx | grep sda| awk '{print $4}'` echo "每秒向设备发起的读请求次数:"$disk_sda_rs   # 每秒向设备发起的写请求次数 disk_sda_ws=`iostat -kx | grep sda| awk '{print $5}'` echo "每秒向设备发起的写请求次数:"$disk_sda_ws   # 向设备发起的I/O请求队列长度平均值 disk_sda_avgqu_sz=`iostat -kx | grep sda| awk '{print $9}'` echo "向设备发起的I/O请求队列长度平均值"$disk_sda_avgqu_sz   # 每次向设备发起的I/O请求平均时间 disk_sda_await=`iostat -kx | grep sda| awk '{print $10}'` echo "每次向设备发起的I/O请求平均时间:"$disk_sda_await   # 向设备发起的I/O服务时间均值 disk_sda_svctm=`iostat -kx | grep sda| awk '{print $11}'` echo "向设备发起的I/O服务时间均值:"$disk_sda_svctm   # 向设备发起I/O请求的CPU时间百分占比 disk_sda_util=`iostat -kx | grep sda| awk '{print $12}'` echo "向设备发起I/O请求的CPU时间百分占比:"$disk_sda_util
  1. iostat命令被用于监视系统输入输出设备和CPU的使用情况。它的特点是汇报磁盘活动统计情况,同时也会汇报出CPU使用情况。
-k:显示状态以千字节每秒为单位,而不使用块每秒 -x:显示扩展状态
  1. ** grep sda用于过滤第一步得到的结果,只显示包含字符串sda**的哪一行
  2. **awk '{print $4}'**将第二步的结果分割,并只显示第4个字符串

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iostat


iostat 由 Red Hat Enterprise Linux AS 发布。同时 iostat 也是 Sysstat 的一部分。所以我们安装要安装sysstat。

安装 sysstat 包:

sudo apt-get install sysstat 
linux 内核参数优化
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