linux性能調(diào)試之vmstat分析

1.性能分析的目的

1）找出系統(tǒng)性能瓶頸（包括硬件瓶頸和軟件瓶頸）；
2）提供性能優(yōu)化的方案（升級硬件？改進系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)？）；
3）達到合理的硬件和軟件配置；
4）使系統(tǒng)資源使用達到最大的平衡。（一般情況下系統(tǒng)良好運行的時候恰恰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造成平衡體系破壞，從而造成系統(tǒng)負載極高或者響應(yīng)遲緩。比如CPU過渡使用會造成大量進程等待CPU資源，系統(tǒng)響應(yīng)變慢，等待會造成進程數(shù)增加，進程增加又會造成內(nèi)存使用增加，內(nèi)存耗盡又會造成虛擬內(nèi)存使用，使用虛擬內(nèi)存又會造成磁盤IO增加和CPU開銷增加）

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(tǒng)整體的性能，是否使用SMP）
2）內(nèi)存（物理內(nèi)存不夠時會使用交換內(nèi)存，使用swap會帶來磁盤I0和cpu的開銷）
3）硬盤（存儲系統(tǒng)）
a.Raid技術(shù)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可以利用空閑內(nèi)存作文件系統(tǒng)訪問的cache，因此系統(tǒng)內(nèi)存越大存儲系統(tǒng)的性能也越好
4）網(wǎng)絡(luò)帶寬。

3.性能分析的步驟
1)對資源的使用狀況進行長期的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（nagios、cacti）
2）使用常見的性能分析工具（vmstat、top、free、iostat等)
3）經(jīng)驗積累
a.應(yīng)用程序設(shè)計的缺陷和數(shù)據(jù)庫查詢的濫用最有可能導(dǎo)致性能問題
b.性能瓶頸可能是因為程序差/內(nèi)存不足/磁盤瓶頸，但最終表現(xiàn)出的結(jié)果就是CPU耗盡，系統(tǒng)負載極高，響應(yīng)遲緩，甚至?xí)簳r失去響應(yīng)
c.物理內(nèi)存不夠時會使用交換內(nèi)存，使用swap會帶來磁盤I0和cpu的開銷
d.可能造成cpu瓶頸的問題：頻繁執(zhí)Perl，php，java程序生成動態(tài)web；數(shù)據(jù)庫查詢大量的where子句、order by/group by排序……
e.可能造成內(nèi)存瓶頸問題：高并發(fā)用戶訪問、系統(tǒng)進程多，java內(nèi)存泄露……
f.可能造成磁盤IO瓶頸問題：生成cache文件，數(shù)據(jù)庫頻繁更新，或者查詢大表……

4.vmstat詳細介紹

vmstat：用于監(jiān)控、顯示系統(tǒng)運行過程中的虛擬內(nèi)存/CPU/磁盤狀態(tài)。

簡單示例（時間間隔2s，監(jiān)控2次）：

重要字段解釋：

r 表示運行隊列(等待運行的進程數(shù))

b 表示阻塞的進程

swpd 虛擬內(nèi)存已使用的大小

free   空閑的物理內(nèi)存的大小，我的機器內(nèi)存總共8G，剩余3415M。

in 每秒CPU的中斷次數(shù)，包括時間中斷

cs 每秒上下文切換次數(shù)，比如系統(tǒng)調(diào)用，線程的切換。上下文切換次數(shù)過多表示你的CPU大部分浪費在上下文切換，導(dǎo)致CPU干正經(jīng)事的時間少了，CPU沒有充分利用，是不可取的。

us 用戶CPU時間。

sy 系統(tǒng)CPU時間，如果太高，表示系統(tǒng)調(diào)用時間長，例如是IO操作頻繁。

id  空閑 CPU時間，一般來說，id + us + sy = 100。

wt 等待IO CPU時間。

典型的問題現(xiàn)象：

1.CPU問題
a.procs.r持續(xù)有值，且大于系統(tǒng)CPU數(shù)量，則認(rèn)為系統(tǒng)不足以支撐當(dāng)前的負載（因為一直有進程在等待運行），可能是軟件實現(xiàn)問題或者需要升級硬件系統(tǒng)
b.cpu.id持續(xù)為0,表示CPU持續(xù)忙，需要根據(jù)cpu.sy,cpu.us繼續(xù)查找原因
c.cpu.sy,cpu.us持續(xù)高，且cpu.sy大于cpu.us表示系統(tǒng)頻繁在內(nèi)核態(tài)執(zhí)行，可能存在頻繁的或較多的系統(tǒng)調(diào)用或者IO訪問
2.內(nèi)存問題
a.memory.swpd數(shù)值持續(xù)有值，說明系統(tǒng)內(nèi)存不足且使用了虛擬內(nèi)存，需要加大內(nèi)存。

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