【性能監控】虛擬內存監控命令vmstat詳解

1、Vmstat說明

　　vmstat是Virtual Meomory Statistics（虛擬內存統計）的縮寫，可對操做系統的虛擬內存、進程、CPU活動進行監控。vmstat 工具提供了一種低開銷的系統性能觀察方式。由於 vmstat 自己就是低開銷工具，在很是高負荷的服務器上，你須要查看並監控系統的健康狀況,在控制窗口仍是可以使用vmstat 輸出結果。在此以前，咱們須要先了解下Linux系統的物理內存和虛擬內存的概念。

2、物理內存和虛擬內存

　　通常來講，物理內存的讀寫速度比磁盤的快不少，固然但願全部的數據讀寫都在物理內存中進行，可是內存是有限的，這樣就引出了虛擬內存的概念。

 　　而物理內存是系統硬件提供的內存大小，是真正的內存。相對於物理內存，在Linux中爲了知足物理內存不足提出了虛擬內存的概念，它是利用磁盤空間虛擬出的一塊邏輯內存，用做虛擬內存的磁盤空間稱爲交換空間，也就是咱們常說的Swap Space。

　　做爲物理內存的擴展，Linux會在物理內存不足時，使用交換區的虛擬內存，更詳細的說，就是內核會將暫時不用的內存塊信息寫到交換空間，這樣以來，物理內存獲得了釋放，這塊內存就能夠用於其它目的，當須要用到原始的內容時，這些信息會被從新從交換空間讀入物理內存。

　　linux的內存管理採起的是分頁存取機制，爲了保證物理內存能獲得充分的利用，內核會在適當的時候將物理內存中不常用的數據塊自動交換到虛擬內存中，而將常用的信息保留到物理內存。

　　要深刻了解linux內存運行機制，須要知道下面提到的幾個方面：

　　首先，Linux系統會不時的進行頁面交換操做，以保持儘量多的空閒物理內存，即便並無什麼事情須要內存，Linux也會交換出暫時不用的內存頁面。這能夠避免等待交換所需的時間。

　　其次，linux進行頁面交換是有條件的，不是全部頁面在不用時都交換到虛擬內存，linux內核根據」最近最常用「算法，僅僅將一些不常用的頁面文件交換到虛擬內存，有時咱們會看到這麼一個現象：linux物理內存還有不少，可是交換空間也使用了不少。其實，這並不奇怪，例如，一個佔用很大內存的進程運行時，須要耗費不少內存資源，此時就會有一些不經常使用頁面文件被交換到虛擬內存中，但後來這個佔用不少內存資源的進程結束並釋放了不少內存時，剛纔被交換出去的頁面文件並不會自動的交換進物理內存，除非有這個必要，那麼此刻系統物理內存就會空閒不少，同時交換空間也在被使用，就出現了剛纔所說的現象了。關於這點，不用擔憂什麼，只要知道是怎麼一回事就能夠了。

　　最後，交換空間的頁面在使用時會首先被交換到物理內存，若是此時沒有足夠的物理內存來容納這些頁面，它們又會被立刻交換出去，如此以來，虛擬內存中可能沒有足夠空間來存儲這些交換頁面，最終會致使linux出現假死機、服務異常等問題，linux雖然能夠在一段時間內自行恢復，可是恢復後的系統已經基本不可用了。

所以，合理規劃和設計linux內存的使用，是很是重要的。

3、虛擬內存原理

在系統中運行的每一個進程都須要使用到內存，但不是每一個進程都須要每時每刻使用系統分配的內存空間。當系統運行所需內存超過實際的物理內存，內核會釋放某些進程所佔用但未使用的部分或全部物理內存，將這部分資料存儲在磁盤上直到進程下一次調用，並將釋放出的內存提供給有須要的進程使用。

在Linux內存管理中，主要是經過「調頁Paging」和「交換Swapping」來完成上述的內存調度。調頁算法是將內存中最近不常使用的頁面換到磁盤上，把活動頁面保留在內存中供進程使用。交換技術是將整個進程，而不是部分頁面，所有交換到磁盤上。

分頁(Page)寫入磁盤的過程被稱做Page-Out，分頁(Page)從磁盤從新回到內存的過程被稱做Page-In。當內核須要一個分頁時，但發現此分頁不在物理內存中(由於已經被Page-Out了)，此時就發生了分頁錯誤（Page Fault）。

當系統內核發現可運行內存變少時，就會經過Page-Out來釋放一部分物理內存。經管Page-Out不是常常發生，可是若是Page-out頻繁不斷的發生，直到當內核管理分頁的時間超過運行程式的時間時，系統效能會急劇降低。這時的系統已經運行很是慢或進入暫停狀態，這種狀態亦被稱做thrashing(顛簸)。

4、vmstat命令詳解

vmstat –S M 1

顯示參數詳解：

r 　　表示運行隊列(就是說多少個進程真的分配到CPU)，這個通常須要結合CPU的核數來看，若是這個數超過了你的cpu個數，那說明的你的服務器狀態很危險，cpu很繁忙;

b 　　表示阻塞的進程;

swpd 虛擬內存已使用的大小，結合swap參數中的si與so看，若是si與so大於0，表示機器物理內存不足;

free   空閒的物理內存的大小;

buff   用做緩衝的物理內存;

cache 用做緩存的物理內存；(這裏是Linux/Unix的聰明之處，把空閒的物理內存的一部分拿來作文件和目錄的緩存，是爲了提升 程序執行的性能，當程序使用內存時，buffer/cached會很快地被使用。)

si  　　每秒從磁盤讀入虛擬內存的大小，若是這個值大於0，表示物理內存不夠用或者內存泄露了，要查找耗內存進程解決掉;

so  　　每秒虛擬內存寫入磁盤的大小，若是這個值大於0，同上;

bi  　　塊設備每秒接收的塊數量，這裏的塊設備是指系統上全部的磁盤和其餘塊設備，默認塊大小是1024byte;

bo　　 塊設備每秒發送的塊數量，例如咱們讀取文件，bo就要大於0。bi和bo通常都要接近0，否則就是IO過於頻繁，須要調整;

in 　　每秒CPU的中斷次數，包括時間中斷;

cs 　　每秒上下文切換次數;

us 　　用戶CPU時間;

sy 　　系統CPU時間;

id  　　空閒 CPU時間;

wt 　　等待IO CPU時間;