Linux根据 PID 进行性能分析

根据 PID 进行性能分析

当需要深入分析某个特定进程的性能问题时，Linux 提供了多种强大的工具来监控和分析进程行为。以下是针对 PID 进行性能分析的完整方法：

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1. 基础监控命令

1.1 top - 实时监控指定进程

top -p PID1,PID2,PID3  # 监控多个PID

• 交互命令：
  • E：切换内存单位（KB/MB/GB）
  • c：显示完整命令
  • H：显示线程视图

1.2 htop (增强版)

htop --pid=PID

• 彩色显示，支持鼠标操作
• 按 F5 进入树状视图查看父子进程关系

1.3 ps - 获取进程详情

ps -p PID -o %cpu,%mem,cmd,lstart,etime  # 查看CPU/内存占用、启动时间、运行时长

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2. CPU 分析

2.1 pidstat - 进程级CPU监控

pidstat -p PID 1 3  # 每秒采样1次，共3次

• 关键指标：
  • %usr：用户态CPU使用率
  • %system：内核态CPU使用率
  • %CPU：总CPU使用率

2.2 perf - 性能分析

perf top -p PID      # 实时函数级CPU分析
perf stat -p PID     # 统计CPU周期/缓存命中等
perf record -p PID   # 记录性能数据（生成perf.data）

2.3 火焰图生成

# 记录数据
perf record -F 99 -p PID -g -- sleep 30# 生成火焰图
perf script | FlameGraph/stackcollapse-perf.pl | FlameGraph/flamegraph.pl > flame.svg

• 需要安装 FlameGraph

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3. 内存分析

3.1 pmap - 内存映射详情

pmap -x PID  # 显示详细内存分配

• 查看堆/栈/共享库的内存占用

3.2 valgrind - 内存泄漏检测

valgrind --leak-check=full --show-leak-kinds=all -v ./program

• 适用于开发环境调试

3.3 统计内存使用

ps -p PID -o rss,vsz,cmd  # RSS(物理内存), VSZ(虚拟内存)
cat /proc/PID/status | grep -i vm  # 更详细的内存信息

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4. I/O 分析

4.1 iotop - 磁盘I/O监控

sudo iotop -p PID  # 查看进程磁盘读写

4.2 strace - 跟踪系统调用

strace -p PID -e trace=file  # 只跟踪文件操作
strace -p PID -c             # 统计系统调用次数

4.3 lsof - 查看打开的文件

sudo lsof -p PID  # 列出进程打开的所有文件/网络连接

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5. 网络分析

5.1 ss/netstat - 连接查看

ss -tupn | grep PID  # 查看进程的网络连接

5.2 nethogs - 进程级带宽

sudo nethogs -p PID  # 监控进程网络流量

5.3 tcpdump - 抓包分析

sudo tcpdump -i any -w dump.pcap host x.x.x.x and port xx  # 抓取特定流量

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6. PostgreSQL 监控

6.1 实时查询监控

-- 查看长时间运行的查询
SELECT pid, now() - query_start AS duration, query 
FROM pg_stat_activity 
WHERE state = 'active' 
ORDER BY duration DESC;-- 取消问题查询
SELECT pg_cancel_backend([PID]);-- 终止问题进程
SELECT pg_terminate_backend([PID]);

6.2 性能统计视图

-- 查看锁等待
SELECT blocked_locks.pid AS blocked_pid,blocking_locks.pid AS blocking_pid
FROM pg_catalog.pg_locks blocked_locks
JOIN pg_catalog.pg_locks blocking_locks ON blocking_locks.locktype = blocked_locks.locktypeAND blocking_locks.DATABASE IS NOT DISTINCT FROM blocked_locks.DATABASEAND blocking_locks.relation IS NOT DISTINCT FROM blocked_locks.relationAND blocking_locks.page IS NOT DISTINCT FROM blocked_locks.pageAND blocking_locks.tuple IS NOT DISTINCT FROM blocked_locks.tupleAND blocking_locks.virtualxid IS NOT DISTINCT FROM blocked_locks.virtualxidAND blocking_locks.transactionid IS NOT DISTINCT FROM blocked_locks.transactionidAND blocking_locks.classid IS NOT DISTINCT FROM blocked_locks.classidAND blocking_locks.objid IS NOT DISTINCT FROM blocked_locks.objidAND blocking_locks.objsubid IS NOT DISTINCT FROM blocked_locks.objsubidAND blocking_locks.pid != blocked_locks.pid;-- 查看缓存命中率
SELECT sum(heap_blks_read) as heap_read,sum(heap_blks_hit)  as heap_hit,(sum(heap_blks_hit) - sum(heap_blks_read)) / sum(heap_blks_hit) as ratio
FROM pg_statio_user_tables;

6.3 配置日志记录

# postgresql.conf 中设置：
log_min_duration_statement = 1000  # 记录超过1秒的查询
log_lock_waits = on
log_temp_files = 0

6.4 分析日志

# 查找慢查询
grep "duration:" /var/lib/postgresql/log/postgresql-*.log | sort -nk3# 分析锁等待
grep "lock wait" /var/lib/postgresql/log/postgresql-*.log

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7. 自动化监控脚本

#!/bin/bash
PID=$1echo "===== PostgreSQL 进程 $PID 分析 ====="
echo "1. 系统资源:"
ps -p $PID -o %cpu,%mem,rss,vsz,cmdecho -e "\n2. 数据库连接信息:"
psql -U postgres -c "SELECT datname, usename, state, query FROM pg_stat_activity WHERE pid = $PID;"echo -e "\n3. 最近查询统计:"
psql -U postgres -c "SELECT query, calls, total_time, rows FROM pg_stat_statements WHERE userid = (SELECT usesysid FROM pg_user WHERE usename = (SELECT usename FROM pg_stat_activity WHERE pid = $PID)) ORDER BY total_time DESC LIMIT 5;"

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8. 典型问题诊断流程

1. CPU 100%问题：

   • top -p [PID] → 确认是Postgres进程
   • SELECT pg_stat_activity → 找到问题查询
   • EXPLAIN ANALYZE [query] → 分析执行计划

2. 内存泄漏：

   • pmap -x [PID] 观察内存增长
   • 检查共享缓冲区配置 (shared_buffers)

3. I/O 瓶颈：

   • iotop -p [PID] 查看磁盘负载
   • 检查 random_page_cost 和 effective_cache_size

4. 锁等待：

   • 查询 pg_locks 和 pg_stat_activity
   • 检查 deadlock_timeout 设置

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9. 高级分析工具

9.1 gdb - 调试运行中进程

gdb -p PID  # 附加到进程进行调试

9.2 bpftrace - 动态追踪

# 监控进程的open()系统调用
sudo bpftrace -e 'tracepoint:syscalls:sys_enter_open { if (pid == PID) { printf("%s %s\n", comm, str(args->filename)); }
}'

9.3 systemtap - 内核级分析

# 监控进程的上下文切换
sudo stap -e 'probe scheduler.cpu_on { if (pid() == target()) printf("PID %d migrated to CPU %d\n", pid(), cpu())
}'

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10. /proc 文件系统

通过 /proc/PID/ 获取详细数据：

cat /proc/PID/stat     # 进程状态（CPU/内存等）
cat /proc/PID/io       # I/O统计
cat /proc/PID/sched    # 调度信息
cat /proc/PID/fd       # 打开的文件描述符

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11. 典型问题诊断流程

1. CPU高：
   • top -p PID → perf top -p PID → 火焰图分析
2. 内存泄漏：
   • pmap -x PID → valgrind 检测
3. I/O瓶颈：
   • iotop -p PID → strace -p PID -e trace=file
4. 网络问题：
   • ss -tupn | grep PID → tcpdump 抓包

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12. 可视化工具推荐

工具	用途
nmon	实时监控单个进程资源
glances	综合监控界面
NetData	网页版实时监控

掌握这些方法后，你可以精准定位任何进程的性能瓶颈！