1、vmstat介紹html
語法格式: vmstat [-V] [-n] [-S unit] [delay [count]]linux
-V prints version.nginx
-n causes the headers not to be reprinted regularly.web
-a print inactive/active page stats.算法
-d prints disk statisticsapache
-D prints disk table緩存
-p prints disk partition statistics服務器
-s prints vm table併發
-m prints slabinfoapp
-t add timestamp to output
-S unit size
delay is the delay between updates in seconds.
unit size k:1000 K:1024 m:1000000 M:1048576 (default is K)
count is the number of updates.
參數解釋：
-V：顯示vmstat版本信息
-n：只在開始時顯示一次各字段名稱
-a：顯示活躍和非活躍內存
-d：顯示各個磁盤相關統計信息
-D：顯示磁盤整體信息
-p：顯示指定磁盤分區統計信息
-s：顯示內存相關統計信息及多種系統活動數量
-m：顯示slabinfo
-t：在輸出信息的時候也將時間一併輸出出來
-S：使用指定單位顯示。參數有k、K、m、M，分別表明1000、102四、1000000、1048576字節（byte）。默認單位爲K（1024bytes）
delay：刷新時間間隔。若是不指定，只顯示一條結果
count：刷新次數。若是不指定刷新次數，但指定了刷新時間間隔，這時刷新次數爲無窮
2、vmstat各字段說明
一、procs
r：表示運行和等待CPU時間片的進程數（就是說多少個進程真的分配到CPU），這個值若是長期大於系統CPU個數，說明CPU不足，須要增長CPU
b：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。
二、memory
swpd：表示切換到內存交換區的內存大小，即虛擬內存已使用的大小（單位KB），若是大於0，表示你的機器物理內存不足了，若是不是程序內存泄露的緣由，那麼你該升級內存了或者把耗內存的任務遷移到其餘機器。
free：表示當前空閒的物理內存
buff：表示baffers cached內存大小，也就是緩衝大小，通常對塊設備的讀寫才須要緩衝
Cache：表示page cached的內存大小，也就是緩存大小，通常做爲文件系統進行緩衝，頻繁訪問的文件都會被緩存，若是cache值很是大說明緩存文件比較多，若是此時io中的bi比較小，說明文件系統效率比較好
三、swap
si：表示有磁盤調入內存，也就是內存進入內存交換區的內存大小；通俗的講就是 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：表示由內存進入磁盤，也就是由內存交換區進入內存的內存大小。
注意：通常狀況下si、so的值都爲0，若是si、so的值長期不爲0，則說明系統內存不足，須要增長系統內存
四、io
bi：表示由塊設備讀入數據的總量，即讀磁盤，單位kb/s
bo：表示寫到塊設備數據的總量，即寫磁盤，單位kb/s
注意：若是bi+bo的值過大，且wa值較大，則表示系統磁盤IO瓶頸
五、system
in：表示某一時間間隔內觀測到的每秒設備終端數
cs：表示每秒產生的 上下文切換次數，例如咱們調用系統函數，就要進行上下文切換，線程的切換，也要進程上下文切換，這個值要越小越好，太大了，要考慮調低線程或者進程的數目,例如在apache和nginx這種web服務器中，咱們通常作性能測試時會進行幾千併發甚至幾萬併發的測試，選擇web服務器的進程能夠由進程或者線程的峯值一直下調，壓測，直到cs到一個比較小的值，這個進程和線程數就是比較合適的值了。系統調用也是，每次調用系統函數，咱們的代碼就會進入內核空間，致使上下文切換，這個是很耗資源，也要儘可能避免頻繁調用系統函數。上下文切換次數過多表示你的CPU大部分浪費在上下文切換，致使CPU幹正經事的時間少了，CPU沒有充分利用，是不可取的。
注意：
這兩個值越大，則由內核消耗的CPU就越多
六、CPU
us：表示用戶進程消耗的CPU時間百分比，us值越高，說明用戶進程消耗CPU時間越多，若是長期大於50%，則須要考慮優化程序或者算法
sy：表示系統內核進程消耗的CPU時間百分比，通常來講us+sy應該小於80%，若是大於80%，說明可能存在CPU瓶頸
id：表示CPU處在空間狀態的時間百分比
wa：表示IP等待所佔用的CPU時間百分比，wa值越高，說明I/O等待越嚴重，根據經驗wa的參考值爲20%，若是超過20%，說明I/O等待嚴重，引發I/O等待的緣由多是磁盤大量隨機讀寫形成的，也多是磁盤或者監控器的貸款瓶頸（主要是塊操做）形成的
綜上所述，若是評估CPU，須要重點關注procs項的r列值和CPU想的us、sy、wa列的值
3、使用實踐
通常vmstat工具的使用是經過兩個數字參數來完成的，第一個參數是採樣的時間間隔數，單位是秒，第二個參數是採樣的次數，如:
2表示每一個兩秒採集一次服務器狀態，1表示只採集一次。
實際上，在應用過程當中，咱們會在一段時間內一直監控，不想監控直接結束vmstat就好了,例如:
這表示vmstat每2秒採集數據，一直採集，直到我結束程序，這裏採集了7次數據我就結束了程序。
2)[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat 2 每二秒顯示一次系統內存的統計信息
[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat 2 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 0 853508 752 507144 0 0 7 1 80 119 2 1 97 0 0 0 0 0 853508 752 507144 0 0 0 0 376 466 3 2 96 0 0
......
3)[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat 2 5 每二秒顯示一次系統內存的統計信息,總共5次
[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat 2 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 0 853888 752 507152 0 0 7 1 81 119 2 1 97 0 0 0 0 0 853888 752 507152 0 0 0 0 609 763 5 2 92 0 0 1 0 0 853888 752 507152 0 0 0 0 582 626 5 2 93 0 0 0 0 0 853888 752 507152 0 0 0 0 399 464 3 2 95 0 0 0 0 0 853888 752 507152 0 0 0 0 263 365 3 1 96 0 0 [sunjimeng@localhost ~]$
4)[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat -d 顯示磁盤的信息
[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat -d
disk- ------------reads------------ ------------writes----------- -----IO------
total merged sectors ms total merged sectors ms cur sec
sda 11582 610 838780 116523 7805 1068 133502 564406 0 73
sr0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
[sunjimeng@localhost ~]$
merged:表示一次來自於合併的寫/讀請求,通常系統會把多個鏈接/鄰近的讀/寫請求合併到一塊兒來操做。
5)[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat -a 顯示活躍內存與非活躍內存
使用-a選項顯示活躍和非活躍內存時，所顯示的內容除增長inact和active外，其餘顯示內容與例子1相同。
[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat -a procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu----- r b swpd free inact active si so bi bo in cs us sy id wa st 1 0 0 854904 316268 604280 0 0 7 1 81 119 2 1 97 0 0 [sunjimeng@localhost ~]$
6)[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat -f 查看系統已經被fork多少次
[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat -f
17873 forks
[sunjimeng@localhost ~]$
7)[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat -p devtmpfs 查看特定磁盤設備的
[sunjimeng@localhost ~]$ df
文件系統 1K-塊 已用 可用 已用% 掛載點
/dev/sda3 18555904 3583564 14972340 20% /
devtmpfs 997908 0 997908 0% /dev
tmpfs 1006936 148 1006788 1% /dev/shm
tmpfs 1006936 9080 997856 1% /run
tmpfs 1006936 0 1006936 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1 303788 113264 190524 38% /boot
[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat -p devtmpfs
partition was not found
[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat -p /dev/sda1
sda1 reads read sectors writes requested writes
1151 51564 1034 4138
說明：
這些信息主要來自於/proc/diskstats。
reads: 來自於這個分區的讀的次數。
read sectors: 來自於這個分區的讀扇區的次數。
writes: 來自於這個分區的寫的次數。
requested writes: 來自於這個分區的寫請求次數。
8)[root@localhost sunjimeng]# vmstat -m 顯示slabinfo
(5)其餘:
1.物理內存和虛擬內存區別:
物理內存讀寫數據要比從硬盤讀寫數據要快的多，所以，咱們但願全部數據的讀取和寫入都在內存完成，而內存是有限的，這樣就引出了物理內存與虛擬內存的概念。
物理內存就是系統硬件提供的內存大小，是真正的內存；在Linux系統下，虛擬內存就是爲了知足物理內存的不足而提出的策略，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被稱爲交換空間（Swap Space）。做爲物理內存的擴展，linux會在物理內存不足時，使用交換分區的虛擬內存。（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。）
2.linux內存運行機制:
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。
1)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。
2)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。
3)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。
4)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.buffer與cache的區別
buff和cache的主要區別是在控制和速度上。buff的控制相對簡單，是對數據流緩衝，將須要的數據流臨時緩衝在buff裏，以下降低速設備對總體的影響。通常都是對大量的數據交換進行緩衝；cache是對高速交換進行緩衝，須要一些額外的算法來提升效率，好比讀取命中之類的，通常相對較小，速度很快，大可能是對指令的臨時存儲。
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參考：
https://www.cnblogs.com/ggjucheng/archive/2012/01/05/2312625.html