linux系統性能調優第一步——性能分析(vmstat)

性能調優的第一步是性能分析，下面從性能分析着手進行一些介紹，尤爲對linux性能分析工具vmstat的用法和實踐進行詳細介紹。

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1.性能分析的目的

1）找出系統性能瓶頸（包括硬件瓶頸和軟件瓶頸）；

2）×××能優化的方案（升級硬件？改進系統系統結構？）；

3）達到合理的硬件和軟件配置；

4） 使系統資源使用達到最大的平衡。（通常狀況下系統良好運行的時候偏偏各項資源達到了一個平衡體，任何一項資源的過渡使用都會形成平衡體系破壞，從而形成系 統負載極高或者響應遲緩。好比CPU過渡使用會形成大量進程等待CPU資源，系統響應變慢，等待會形成進程數增長，進程增長又會形成內存使用增長，內存耗 盡又會形成虛擬內存使用，使用虛擬內存又會形成磁盤IO增長和CPU開銷增長）

2.影響性能的因素

1）CPU（cpu的速度與性能很大一部分決定了系統總體的性能，是否使用SMP）

2）內存（物理內存不夠時會使用交換內存，使用swap會帶來磁盤I0和cpu的開銷）

3）硬盤（存儲系統）

a.Raid技術使用（RAID0, RAID1, RAID5, RAID0+1）

b.小文件讀寫瓶頸是磁盤的尋址（tps），大文件讀寫的性能瓶頸是帶寬

c.Linux能夠利用空閒內存做文件系統訪問的cache，所以系統內存越大存儲系統的性能也越好

4）網絡帶寬。

3.性能分析的步驟

1)對資源的使用情況進行長期的監控和數據採集（nagios、cacti）

2）使用常見的性能分析工具（vmstat、top、free、iostat等)

3）經驗積累

a.應用程序設計的缺陷和數據庫查詢的濫用最有可能致使性能問題

b.性能瓶頸多是由於程序差/內存不足/磁盤瓶頸，但最終表現出的結果就是CPU耗盡，系統負載極高，響應遲緩，甚至暫時失去響應

c.物理內存不夠時會使用交換內存，使用swap會帶來磁盤I0和cpu的開銷

d.可能形成cpu瓶頸的問題：頻繁執Perl，php，java程序生成動態web；數據庫查詢大量的where子句、order by/group by排序……

e.可能形成內存瓶頸問題：高併發用戶訪問、系統進程多，java內存泄露……

f.可能形成磁盤IO瓶頸問題：生成cache文件，數據庫頻繁更新，或者查詢大表……

4.vmstat詳細介紹

vmstat 是一個很全面的性能分析工具，能夠觀察到系統的進程狀態、內存使用、虛擬內存使用、磁盤的IO、中斷、上下文切換、CPU使用等。對於 Linux 的性能分析，100%理解 vmstat 輸出內容的含義，並能靈活應用，那對系統性能分析的能力就算是基本掌握了。

下面是vmstat命令的輸出結果：

[root@monitor-www ~]# vmstat 1 5

procs         —————memory—————      ——swap—— ——io——  ——system——   ——cpu——

r   b    swpd     free       buff      cache   si    so    bi     bo      in    cs    us sy  id wa st

1   0    84780    909744   267428    1912076   0     0     20     94       0     0     2  1  95  1  0

1   2    84780    894968   267428    1912216   0     0      0   1396    2301 11337     8  3  89  0  0

1   0    84780    900680   267428    1912340   0     0     76   1428    1854  8082     7  2  90  0  0

1   0    84780    902544   267432    1912548   0     0    116    928    1655  7502     7  2  92  0  0

2   0    84780    900076   267432    1912948   0     0    180    904    1963  8703    10  3  87  0  0

對輸出解釋以下：

1）procs

a.r列表示運行和等待CPU時間片的進程數，這個值若是長期大於系統CPU個數，就說明CPU資源不足，能夠考慮增長CPU；

b.b列表示在等待資源的進程數，好比正在等待I/O或者內存交換等。

2）memory

a.swpd列表示切換到內存交換區的內存數量（以KB爲單位）。若是swpd的值不爲0或者比較大，並且si、so的值長期爲0，那麼這種狀況通常不用擔憂，不會影響系統性能；

b.free列表示當前空閒的物理內存數量（以KB爲單位）；

c.buff列表示buffers cache的內存數量，通常對塊設備的讀寫才須要緩衝；

d.cache列表示page cached的內存數量，通常做文件系統的cached，頻繁訪問的文件都會被cached。若是cached值較大，就說明cached文件數較多。若是此時IO中的bi比較小，就說明文件系統效率比較好。

3）swap

a.si列表示由磁盤調入內存，也就是內存進入內存交換區的數量；

b.so列表示由內存調入磁盤，也就是內存交換區進入內存的數量

c.通常狀況下，si、so的值都爲0，若是si、so的值長期不爲0，則表示系統內存不足，須要考慮是否增長系統內存。

4）IO

a.bi列表示從塊設備讀入的數據總量（即讀磁盤，單位KB/秒）

b.bo列表示寫入到塊設備的數據總量（即寫磁盤，單位KB/秒）

這裏設置的bi+bo參考值爲1000，若是超過1000，並且wa值比較大，則表示系統磁盤IO性能瓶頸。

5）system

a.in列表示在某一時間間隔中觀察到的每秒設備中斷數；

b.cs列表示每秒產生的上下文切換次數。

上面這兩個值越大，會看到內核消耗的CPU時間就越多。

6）CPU

a.us列顯示了用戶進程消耗CPU的時間百分比。us的值比較高時，說明用戶進程消耗的CPU時間多，若是長期大於50%，須要考慮優化程序啥的。

b.sy列顯示了內核進程消耗CPU的時間百分比。sy的值比較高時，就說明內核消耗的CPU時間多；若是us+sy超過80%，就說明CPU的資源存在不足。

c.id列顯示了CPU處在空閒狀態的時間百分比；

d.wa列表示IO等待所佔的CPU時間百分比。wa值越高，說明IO等待越嚴重。若是wa值超過20%，說明IO等待嚴重。

e.st列通常不關注，虛擬機佔用的時間百分比。 （Linux 2.6.11）