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gnuplot畫圖技巧
gnuplot 是一個用於生成趨勢圖和其他圖形的工具。它通常用於收集基於時間的數據，但是不限於此；也可以使用靜態數據。gnuplot 可以以批模式運行或動態運行，結果由圖形查看程序或 Web 瀏覽器顯示。本文演示如何使用 gnuplot 和批文件為從 sar 或其他數據源收集的數據生成圖形。gnuplot 有許多命令選項，可以通過 set 操作符使用它們。但是，要想使用線或框生成圖形，需要對文檔有所了解。
在本文中，我將使用 Web 服務器提供圖形。
gnuplot 把原始表格數據轉換為圖形文件。流行的格式是 png、pdf 和 jpeg，然後可以把它們動態地或直接地傳遞給 X 終端、網頁或通用的圖形查看程序。還可以把圖像導入文檔。使用命令界麵與 gnuplot 交互，使用 “set” 命令指定圖像的格式和顯示方式。這通常包括圖像的大小、使用的顏色、刻度、x, y 坐標和輸出圖像名。然後，使用 plot 命令通過 gnuplot 引擎實際生成圖像。還可以使用 splot 命令繪製 3D 圖像。盡管可以使用命令界麵以交互方式執行命令，但是最好的方法是使用配置文件，這樣就可以通過 shell 'here' 文檔方法使用文件中的變量（如果需要的話），從而重用配置文件。然後，通過管道把配置文件與 gnuplot 連接起來以生成圖像文件。如果配置文件中有錯誤，在這個過程中會顯示這些錯誤，並突出顯示錯誤的位置。生成圖像文件之後，就可以顯示它們了。
與用於生成圖形的任何數據收集過程一樣，在把數據傳遞給 gnuplot 之前，必須對收集的數據做一些篩選。這可能包括刪除數據文件中頭尾不需要的信息；sed 和 awk 有助於滿足任何文本篩選需求。
可以從 AIX? 5L Source Packages 網站下載 rpm 形式的 gnuplot 4.2：https://www.perzl.org/aix/index.php。
對於本文中的示例，除了 gnuplot，還需要一個正在運行的 http 服務器。
也可以從本文後麵或 AIX toolbox 網站下載所需的依賴庫和 http 服務器。
在安裝 gnuplot 之前，一定要安裝下麵的 rpm 庫，因為 gnuplot 需要這些庫：
fontconfig-2.7.2-1.aix5.1.ppc.rpm
expat-2.0.1-2.aix5.1.ppc.rpm
freetype2-2.3.9-1.aix5.1.ppc.rpm
zlib-1.2.3-5.aix5.1.ppc.rpm
libpng-1.2.40-1.aix5.1.ppc.rpm
gd-2.0.35-4.aix5.1.ppc.rpm
libjpeg-7-1.aix5.1.ppc.rpm
libXpm-3.5.7-2.aix5.1.ppc.rpm
gettext-0.17-1.aix5.1.ppc.rpm
glib2-2.20.5-1.aix5.1.ppc.rpm
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使用以下命令列出已經安裝的 rpm：
# rpm –qa
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最後，安裝 gnuplot 包：
# rpm -ivh gnuplot-4.2.4-1.aix5.1.ppc.rpm
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運行 gnuplot 以測試它。這會顯示 gnuplot 命令界麵（用 quit 命令退出界麵）：
$ gnuplot
G N U P L O T
Version 4.2 patchlevel 4
last modified Sep 2008
System: 5.3
Copyright (C) 1986 - 1993, 1998, 2004, 2007, 2008
Thomas Williams, Colin Kelley and many others
Type `help` to access the on-line reference manual.
The gnuplot FAQ is available from https://www.gnuplot.info/faq/
Send bug reports and suggestions to <https://sourceforge.net/projects/gnu
plot>
Terminal type set to 'unknown'
gnuplot>
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sar 可能是最常用的收集性能數據的方法，所以我們以它作為示例。清單 1（sarx.txt）是通過運行 sar 收集的數據，數據收集時間為 5 小時，每小時收集一次，輸出已經經過篩選。
14:10:50 33 27 4 36 4.00
15:10:50 29 14 3 28 4.00
16:10:50 35 21 1 31 4.00
17:10:49 38 29 2 39 4.00
18:10:40 42 29 3 35 4.00
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接下來，創建一個文件以包含生成圖形所需的所有 gnuplot 命令。可以給這個文件起任何名字；在本文中，我把它命名為 sarx.conf。
為了能夠生成圖像，必須告訴 gnuplot 圖形文件應該采用什麼格式以及應該如何顯示。清 單 2（sarx.conf）包含執行 set 操作的配置文件。以 # 字符開頭的行是注釋。我們仔細看看 清 單 2。
set terminal png truecolor
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首先設置終端類型，這告訴 gnuplot 生成的圖像應該采用什麼格式。本文使用 png (Portable Network Graphics) 格式。
set output "sarimage.png"
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接下來，告訴 gnuplot 實際的輸出圖像文件名。在這裏，文件名為 sarimage.png。
set autoscale
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在生成圖形時，需要指定數據的 x 和 y 軸範圍。這個示例讓 gnuplot 自己計算範圍值。但是，可以修改這個選項（稍後演示）。
set xdata time
set timefmt "%H:%M:%S"
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因為這個示例使用日期值作為數據的參照點，需要告訴 gnuplot 日期數據的格式。在 清 單 1 sarx.txt 中，日期格式為：
Hour:Minute:Seconds
根據 UNIX 日期表示法，日期變量應該放在雙引號中。常用的其他格式包括：
%d - day of month 1 -31
%m - month of year 1 -12
%y - year 0-99
%b - three character of month name , ie: jan ,feb
%B - name of month
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如果日期列采用 Hour-Minute 格式，就用 : set timefmt ″%H-%M″ 表示。
set style data lines
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在顯示這個圖形時，繪製出的數據應該是一條平滑的數據線。常用的其他繪製格式包括：dots、boxes、errorbars、 candlesticks。
plot "sarx1.txt" using 1:2 title "%user", '' using 1:3 title "%sys"
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接下來，使用 plot 命令實際繪製或生成圖形。首先，指定數據輸入文件名，然後告訴 gnuplot 要繪製哪些列。在這個示例中，使用第 1 列作為 x 軸，繪製第 2 列數據，標題為 “%user”；然後繪製第 3 列，標題為 “%sys”。標題（即標簽）顯示在圖形的右上角。在繪製時，第 2 列和第 3 列使用第 1 列作為 x 值。plot 命令中的每個 ‘using’ 語句由逗號分隔。下一節討論為什麼要使用兩個單引號。
生成圖像文件的命令格式為：
cat < conf file> | gnuplot
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對於本文，我使用：
$ cat sarx.conf | gnuplot
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現在會生成 sarimage.png 文件。為了查看這個圖像，把這個文件複製到 Web 服務器文件係統中的 htdocs 目錄中。
圖 1（sarimage）顯示使用提供的示例數據在 Web 瀏覽器中看到的輸出。
#sarx.conf
set terminal png truecolor
set output "sarimage.png"
set autoscale
set xdata time
set timefmt "%H:%M:%S"
set style data lines
plot "sarx.txt" using 1:2 title "%user", '' using 1:3 title "%sys"
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在 plot 命令中可以使用縮寫。例如，在最初的 plot 命令後麵，其他 plot 命令選項都可以縮寫，用選項的第一個字母表示。但是，對於本文，我隻用縮寫表示輸入文件，即使用兩個單引號表示輸入文件 (sarx1.txt)。下麵詳細解釋一下。第一個示例是本文中使用的表示法，第二個示例是縮寫表示法，第三個示例是不使用任何縮寫的完整命令語句。這三 個示例產生相同的輸出。
plot "sarx1.txt" using 1:2 title "%user", '' using 1:3 title "%sys"
plot "sarx1.txt" using 1:2 title "%user", '' u 1:3 t "%sys"
plot "sarx1.txt" using 1:2 title "%user",\
″sarx1.txt'' using 1:3 title "%sys"
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在向其他用戶顯示圖形時，有時候應該包含明確的標簽和標題，以便用戶了解數據的意義。為了包含 x 和 y 標簽，應該使用 xlabel 和 ylabel 命令並把標簽文本放在引號中：
set ylabel " y line info here"
set xlabel " x line info here"
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使用 title 命令添加圖形的標題：
set title "main title info here"
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在生成圖形時，gnuplot 使用自己的默認顏色。在默認情況下，在白色背景上生成圖形；這對於可能要打印的圖形是有意義的。但是，可以使用顏色編碼指定任何顏色，顏色編碼以字母 x 開頭，用十六進製表示。十六進製編碼的格式為：
xrrggbb
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在 Google 上搜索 ‘hex color codes’ 可以找到十六進製的顏色編碼表。
覆蓋 gnuplot 默認顏色的次序為：
background
border
X
Y
plotting lines
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淺灰色的十六進製表示為：C9C9C9。
可以使用以下命令生成淺灰色背景的圖形：
set terminal png xC9C9C9
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注意，在以上命令中必須替換終端類型 png 的 truecolor 選項，這會覆蓋 gnuplot 使用的默認顏色。因為我沒有指定其他顏色以覆蓋默認設置，所以對於圖形的其他顏色，gnuplot 仍然使用自己的默認顏色。
在查看圖形時，使用網格作為參照點也非常有用。下麵的命令使用 grid 選項讓 gnuplot 在圖形上加上網格：
set grid
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可以隱式地設置 x 和 y 坐標；但是，要確保指定的範圍不小於數據的範圍，否則無法繪製圖形。對於 清 單 1 中的示例數據，x 坐標（時間）的範圍是從 14:10:50 到 18:10:40。
y 坐標（第 2 列和第 3 列）的範圍是從 14 到 50。
可以根據這些信息指定自己的範圍。下麵的示例使用的 x 範圍從 14:00 到 18:15，y 範圍從 10 到 50。
set xrange ["14:00:00" : "18:15:00"]
set yrange ["10:00" : "50:00" ]
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#sarx2.conf
set terminal png xC9C9C9
set output "sarimage.png"
set autoscale
set xdata time
set timefmt "%H:%M:%S"
set ylabel "Performance"
set xlabel "Time"
set title "Sar Output Example"
set xrange ["14:00:00":"18:15:00"]
set yrange ["10:00" : "50:00" ]
set grid
set style data lines
plot "sarx1.txt" using 1:2 title "%user", '' using 1:3 title "%sys"
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還可以使用柱狀圖或框圖表示數據，有時候這比使用靜態數據更合適。清單 4 是從一台 AIX 機器獲得的用戶組用戶總數。第 1 列包含 AIX 組名，第 2 列包含成員總數。
staff 54
apps 22
sybgrp 12
db2grp1 29
dasdm 8
dstage 21
dsgrp 8
batch 28
db2prd 1
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要想使用柱狀圖，隻需告訴 gnuplot 應該使用柱狀圖生成圖形：
set style data histograms
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默認生成的柱狀圖的框沒有粗線邊框，框中也沒有填充顏色。但是，如果指定邊框，在框的底邊沿著 x 軸可能有兩條粗線（這看起來不太美觀）。
gnuplot 按以下次序繪製框的邊框：頂、底、左和右，值分別為 1、2、4、8。要想刪除一條或多條邊框線，隻需提供相應值的和。在這個示例中，使用 -1 選項刪除底部邊框線。指定 fill 選項就會用默認顏色填充框：
set style fill solid 1.00 border -1
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對於 x 坐標，這裏不使用時間，而是使用組名稱。使用 xtic 選項讓 gnuplot 沿著 x 軸放置 tic 和數據標簽（第 1 列）。在這裏就是組名稱。但是，有時候標簽包含許多字符，或者 xtic 的時間格式在圖形上的 tic 之間放不下。這時就會看到標簽相互重疊。為了避免這個問題，把標簽旋轉 90 度（通過試驗找到合適的角度），讓它們垂直顯示。可以使用以下命令來實現這種效果：
set xtic rotate by 90
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第 2 列中的數據使用第 1 列（x 數據）作為參照：
2:xtic (1)
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在生成圖形時，給數據加上標題 “apps groups numbers”：
plot "grpdata.txt" using 2:xtic(1) title "apps group numbers"
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使用以下命令生成圖像 grpimage.png：
$ cat grphist.conf | gnuplot
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清單 5 包含生成圖像的 gnuplot 命令，輸出見 圖 3。
# grphist.conf
set terminal png truecolor
set output "grpimage.png"
set grid
set xtic rotate by 90
set style data histograms
set style fill solid 1.00 border -1
plot "grpdata.txt" using 2:xtic(1) title "apps group numbers"
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當然，可以像 sar 示例一樣在柱狀圖中繪製多組數據。現在看看另一個數據源。清單 6 中的數據反映三個月內磁盤陣列中數據的增減。第 1 列是磁盤陣列名稱，第 2 列是第一個月的磁盤使用量，第 3 列是下一個月的磁盤使用量，最後一個月的數據在第 4 列中。
hdisk2 420 425 410
hdisk3 700 780 760
hdisk4 450 450 452
hdisk5 680 702 690
hdisk6 320 330 329
hdisk7 530 515 514
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生成圖形的配置文件見 清 單 7。在 plot 命令中，同樣使用 xtic 命令修改 x 軸數據的顯示方式。在生成柱狀圖時，第 2、3 和 4 列使用 x 軸作為參照點。因此指定第 2 列使用 x 軸作為參照：
2:xtic(1)
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gnuplot 假設要繪製的其他列也參照 x 軸，所以在 plot 命令中不需要再指定 xtic：
plot "disk.txt" using 2:xtic(1) title "Oct-09 data growth(gb)", '' using 3 title "N
ov-09 data growth(gb)", '' using 4 title "Dec-09 data growth(gb)"
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使用以下命令生成圖像：
$ cat diskhist.conf | gnuplot
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產生的圖像見 圖 4。
# diskhist.conf
set terminal png truecolor
set output "diskimage.png"
set grid
set style data histograms
set style fill solid 1.00 border -1
plot "disk.txt" using 2:xtic(1) title "Oct-09 data growth(gb)", '' using 3 title "N
ov-09 data growth(gb)", '' using 4 title "Dec-09 data growth(gb)"
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可以使用 gnuplot 從各種數據生成不同的圖形。要想使用 shell 腳本自動執行圖形生成，我建議使用 'here' 文檔方法，可以通過這個過程使用 gnuplot 動態地生成圖形。要想禁止 Web 服務器緩存圖形，應該在腳本中使用適當的 HTML META 標記（例如 ‘no-cache’ 語句）。
最後更新：2017-04-03 18:52:01