Diagnóstico de desempenho no Terminal do macOS: top, vm_stat, memory_pressure, fs_usage e powermetrics

O que é

O macOS inclui um conjunto de ferramentas de linha de comando, algumas de herança BSD e outras específicas da Apple, que juntas cobrem boa parte do que top, vmstat, iostat e strace fazem no Linux, mas com nomes e saídas diferentes.

• top -o cpu ordena por CPU a lista de processos exibida periodicamente, em vez da ordenação padrão por pid, segundo o manual, que descreve o top como uma ferramenta que exibe periodicamente uma lista ordenada dos processos do sistema.
• vm_stat [interval] exibe estatísticas de memória virtual do Mach; com um intervalo, mostra a variação a cada período, em vez de apenas os totais desde o boot.
• memory_pressure está documentado como uma ferramenta para aplicar pressão de memória real ou simulá-la no sistema: -l e -p alocam memória real, e -S simula um nível de pressão. Executado sem argumentos no macOS atual, ele imprime estatísticas de memória e o percentual de memória livre do sistema inteiro. O manual não documenta esse modo, portanto o formato da saída deve ser tratado como instável.
• iostat exibe estatísticas de E/S do kernel sobre operações de terminal, dispositivo e CPU, calculadas como média desde o início da execução do sistema (uptime), a menos que se informe um intervalo de repetição.
• fs_usage apresenta um fluxo contínuo da atividade de chamadas de sistema relacionadas a operações de sistema de arquivos. Seu manual afirma que ele exige privilégios de root por causa do mecanismo de rastreamento do kernel que utiliza.
• powermetrics coleta e exibe estatísticas de uso de CPU divididas entre tempo de usuário e de supervisor, além de informações sobre interrupções e ociosidade do pacote (package idle). Precisa ser executado como root, coleta amostras a cada 5 segundos por padrão e roda até ser interrompido, a menos que -n defina o número de amostras.
• sample <pid> [duration] suspende o processo-alvo em intervalos curtos e repetidos, registra a pilha de chamadas de cada thread a cada vez e depois o retoma (padrão: a cada 1 ms durante 10 segundos). É uma alternativa leve, sem etapa de build, a anexar um profiler completo. Processos de outro usuário exigem sudo, e processos do sistema protegidos pela System Integrity Protection podem recusar a amostragem mesmo assim.

Por que importa

Nenhuma dessas ferramentas é uma simples troca de nome do equivalente no Linux. O iostat do macOS informa bem menos campos por dispositivo do que a versão Linux do sysstat. As unidades do vm_stat são páginas e precisam ser multiplicadas pelo tamanho de página impresso no cabeçalho (16 KB em Apple silicon, 4 KB em Macs Intel) para se obter bytes. E tanto fs_usage quanto powermetrics exigem privilégios elevados, porque leem recursos de rastreamento do kernel e de gerenciamento de energia cujo acesso é controlado por design.

Como aplicar

• Comece de forma ampla com top -o cpu (ou -o mem) para identificar o processo antes de afunilar a análise.
• Use vm_stat 1 para acompanhar ao vivo a variação das taxas de page-in/page-out, em vez de ler um único retrato estático.
• Execute primeiro memory_pressure sem argumentos; use -l, -p ou -S apenas de forma deliberada, pois aplicar ou simular pressão pode degradar o sistema enquanto estiver ativo.
• Recorra a sample <pid> 10 para obter uma resposta rápida a "o que este processo está fazendo" antes de configurar um profiler mais pesado.
• Execute sudo fs_usage -w <process-name> restrito a um único processo; sem filtro, a saída do sistema inteiro tem volume muito alto.
• Limite o powermetrics, por exemplo com sudo powermetrics -n 1 -i 1000, para obter uma única amostra de um segundo.

Armadilhas

• Executar fs_usage ou powermetrics sem privilégios elevados e concluir que a ferramenta não encontrou nada, quando na verdade o acesso foi simplesmente negado.
• Tratar a primeira linha do iostat, que traz a média calculada sobre todo o uptime, como o estado atual, em vez de esperar pela segunda linha, baseada no intervalo.
• Esquecer que o sample pausa brevemente o processo a cada ponto de amostragem, o que não é adequado para um processo com prazos rígidos de tempo real.