精通 Linux 系统资源监控：vmstat 命令详解

在 Linux 系统管理和性能调优中，实时了解系统的资源使用情况是至关重要的。无论是 CPU 繁忙、内存不足，还是 I/O 瓶颈，快速定位问题所在才能有效解决。在众多系统监控工具中，vmstat（Virtual Memory Statistics）是一个轻量级但功能强大的经典工具，它能够提供关于进程、内存、分页、块 I/O、陷阱（中断）和 CPU 活动等的全面报告。

本文将深入探讨 vmstat 命令，从基本概念到高级用法，并通过实例演示如何解读其输出，帮助您成为一名更高效的 Linux 系统管理员。

目录#

  1. vmstat 命令概述
  2. 安装 vmstat
  3. 命令语法与选项
  4. 解读 vmstat 输出
  5. 常用实践与示例
  6. 最佳实践与性能分析技巧
  7. 总结
  8. 参考

一、vmstat 命令概述#

vmstat 的全称是 Virtual Memory Statistics，即虚拟内存统计。它报告的是自系统启动以来的平均值（当只运行一次时）或间隔时间内的差值（当连续运行时）。这使得它特别适合用于观察系统资源的变化趋势，而不是一个绝对的瞬时值。

它的核心价值在于能够在一个统一的界面中展示多个关键性能指标，方便管理员进行关联分析。

二、安装 vmstat#

大多数主流 Linux 发行版都已经预装了 vmstat。它通常是 procps 或 procps-ng 软件包的一部分。

如果您的系统提示 command not found，可以使用以下命令安装：

  • 对于 Debian/Ubuntu 系列：

    sudo apt-get update
sudo apt-get install procps

  • 对于 RHEL/CentOS/Fedora 系列：

    # RHEL/CentOS
sudo yum install procps-ng
# 或者使用 dnf ( newer versions )
sudo dnf install procps-ng

三、命令语法与选项#

vmstat 的基本语法如下：

vmstat [选项] [间隔时间] [次数]

常用选项：

  • -a：显示活跃和非活跃内存。
  • -f：显示自系统启动以来的 fork 数量。
  • -m：显示 slabinfo（内核片信息）。
  • -s：显示内存统计的详细表格，包含各种事件的数量。
  • -d：显示磁盘统计信息。
  • -p <分区>：显示指定磁盘分区的详细 I/O 统计。
  • -S <单位>：指定内存输出的单位（k, K, m, M 分别代表 1000, 1024, 1000000, 1048576 字节）。
  • -t：在输出中增加时间戳（非常有用，便于记录）。
  • -w：宽输出模式，在宽屏终端上提供更易读的格式（推荐使用）。

参数：

  • 间隔时间：两次输出之间的间隔秒数。
  • 次数：输出的总次数。如果不指定次数，则会一直输出。

四、解读 vmstat 输出#

理解 vmstat 的每一列是有效利用它的关键。我们以一个典型的输出为例：

$ vmstat -w 1
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       684368         2108      1456608    0    0    40    25   89  128   5   2  93   0   0
 0  0            0       684344         2108      1456612    0    0     0     0  945 1533   1   1  98   0   0

输出分为 6 个大类：

4.1 Procs（进程）#

  • r ： 运行队列长度，即等待运行的进程数。这个值长期大于 CPU 核心数，则表示 CPU 资源紧张，进程存在等待。
  • b ： 不可中断睡眠的进程数。这些进程通常正在等待 I/O 操作（如磁盘读写）。如果这个值长时间很高（>0），可能表示 I/O 存在瓶颈。

4.2 Memory（内存）#

  • swpd： 已使用的虚拟内存（swap）大小。
  • free： 空闲的物理内存大小。
  • buff： 用作缓冲区（buffer cache）的内存大小，用于缓存磁盘的读写数据。
  • cache： 用作缓存（page cache）的内存大小，用于缓存打开的文件。注意：Linux 会利用空闲内存做缓存，所以 free 内存少不一定代表内存不足，应结合 si/so 分析。

4.3 Swap（交换分区）#

  • si ： Swap In，从磁盘交换到内存的数据量（单位: KB/s）。如果这个值持续大于0，说明物理内存不足，系统正在频繁使用交换分区，性能会严重下降。
  • so ： Swap Out，从内存交换到磁盘的数据量（单位: KB/s）。意义同 si。

4.4 IO（输入/输出）#

  • bi ： Blocks In，从块设备接收的块数（单位: 块/秒），通常对应读磁盘操作。
  • bo ： Blocks Out，发送到块设备的块数（单位: 块/秒），通常对应写磁盘操作。这两个值高表示磁盘正在繁忙。

4.5 System（系统）#

  • in ： 中断次数，包括时钟中断。
  • cs ： 上下文切换次数。如果 in 和 cs 值非常高，可能表示内核态开销过大，可能与过多的进程或中断处理有关。

4.6 CPU（处理器）#

CPU 时间占用百分比，总和不大于 100%。

  • us： 用户进程执行时间百分比。
  • sy： 系统内核执行时间百分比。如果 us + sy 长期超过 80%，说明 CPU 负载很高。
  • id： 空闲时间百分比。
  • wa： I/O 等待时间百分比。这是判断 I/O 瓶颈的关键指标。如果这个值持续很高（如 >20%），说明 CPU 大量时间在等待 I/O 操作完成，磁盘成为系统瓶颈。
  • st： 被偷取的时间百分比，仅出现在虚拟化环境中。表示当前虚拟机被宿主机“偷走”的 CPU 时间。如果这个值高，说明宿主机资源紧张。

五、常用实践与示例#

5.1 查看一次性快照#

直接运行 vmstat，显示自系统启动以来的平均值。

vmstat -w

5.2 连续监控（最常用）#

每 2 秒刷新一次统计信息，持续监控系统动态。

vmstat -w 2

这是诊断间歇性性能问题的最佳方式。

5.3 带时间戳的监控#

在每行输出前加上时间戳，便于后续分析和记录。

vmstat -wt 2

输出示例：

2024-05-16 10:30:01 UTC procs ...
2024-05-16 10:30:03 UTC    1  0 ...

5.4 监控特定次数后退出#

每 1 秒刷新一次，总共刷新 5 次后自动退出。

vmstat -w 1 5

5.5 以MB为单位显示#

让内存相关的列以 MB 为单位显示，更易读。

vmstat -w -S m 1

六、最佳实践与性能分析技巧#

  1. 关注趋势，而非单点数据：vmstat 的强大之处在于连续监控。观察各项指标随时间的变化趋势，比看一个瞬间值更有意义。
  2. 关联分析指标：
    • CPU 瓶颈：观察 r 列和 us/sy 列。如果 r 值持续大于 CPU 核心数，且 us/sy 很高，则是 CPU 瓶颈。
    • 内存瓶颈：观察 free 内存是否持续很低，同时 si 和 so 是否长期大于 0。这是内存不足的明确信号。
    • I/O 瓶颈：这是 vmstat 最擅长诊断的。关键指标是 wa（CPU I/O 等待）。如果 wa 高，同时 b 列（阻塞进程）也高，并且 bi/bo 磁盘读写量很大，基本可以断定是磁盘 I/O 瓶颈。
  3. 结合其他工具：vmstat 提供了宏观视角。当发现异常时，应使用更专业的工具深入调查。例如：
    • CPU 问题：使用 top 或 pidstat 查看具体进程。
    • I/O 问题：使用 iostat 或 iotop 查看具体是哪个磁盘或进程导致的。
    • 内存问题：使用 slabtop（配合 vmstat -m）或 pmap。
  4. 建立性能基线：在系统正常运行时，记录下 vmstat 的典型输出。这样当出现性能问题时，可以快速与基线对比，发现异常点。

七、总结#

vmstat 是一个不可或缺的 Linux 系统性能监控工具。它以其简洁、高效和全面的特点，成为系统管理员工具箱中的一把瑞士军刀。通过熟练掌握其输出含义，并遵循关联分析和趋势观察的最佳实践，您将能够快速诊断出系统中大多数常见的资源瓶颈（CPU、内存、I/O），为后续的深入分析和性能优化打下坚实的基础。

八、参考#

2026-01