Linux系統性能調優之性能分析

　　1、性能分析的目的

　　1）找出系統性能瓶頸（包括硬體瓶頸和軟體瓶頸）；

　　2）提供性能優化的方案（更新硬體？改進系統系統結構？）；

　　3）達到合理的硬體和軟體配置；

　　4）使系統資源使用達到最大的平衡。（一般情況下系統良好運作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，進而造成系統負載極高或者響應遲緩。比如cpu過渡使用會造成大量程序等待cpu資源，系統響應變慢，等待會造成程序數增加，程序增加又會造成記憶體使用增加，記憶體耗盡又會造成虛拟記憶體使用，使用虛拟記憶體又會造成磁盤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整體的性能，是否使用smp）

　　2）記憶體（實體記憶體不夠時會使用交換記憶體，使用swap會帶來磁盤i0和cpu的開銷）

　　3）硬碟（存儲系統）

　　a、raid技術使用（raid0，raid1，raid5，raid0+1）

　　b、小檔案讀寫瓶頸是磁盤的尋址（tps），大檔案讀寫的性能瓶頸是帶寬

　　c、linux可以利用空閑記憶體作檔案系統通路的cache，是以系統記憶體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）對資源的使用狀況進行長期的監控和資料采集（nagios、cacti）

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

　　3）經驗積累

　　b、性能瓶頸可能是因為程式差/記憶體不足/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、實體記憶體不夠時會使用交換記憶體，使用swap會帶來磁盤i0和cpu的開銷

　　e、可能造成記憶體瓶頸問題：高并發使用者通路、系統程序多，java記憶體洩露……

　　f、可能造成磁盤io瓶頸問題：生成cache檔案，資料庫頻繁更新，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，可以觀察到系統的程序狀态、記憶體使用、虛拟記憶體使用、磁盤的io、中斷、上下文切換、cpu使用等。對于 linux 的性能分析，100%了解 vmstat 輸出内容的含義，并能靈活應用，那對系統性能分析的能力就算是基本掌握了。

　　下面是vmstat指令的輸出結果：

[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

　對輸出解釋如下：

　　1）procs

　　a.r清單示運作和等待cpu時間片的程序數，這個值如果長期大于系統cpu個數，就說明cpu資源不足，可以考慮增加cpu；

　　b.b清單示在等待資源的程序數，比如正在等待i/o或者記憶體交換等。

　　2）memory

　　a、swpd清單示切換到記憶體交換區的記憶體數量（以kb為機關）。如果swpd的值不為0或者比較大，而且si、so的值長期為0，那麼這種情況一般不用擔心，不會影響系統性能；

　　b、free清單示目前空閑的實體記憶體數量（以kb為機關）；

　　c、buff清單示buffers cache的記憶體數量，一般對塊裝置的讀寫才需要緩沖；

　　d、cache清單示page cached的記憶體數量，一般作檔案系統的cached，頻繁通路的檔案都會被cached。如果cached值較大，就說明cached檔案數較多。如果此時io中的bi比較小，就說明檔案系統效率比較好。

　　3）swap

　　a、si清單示由磁盤調入記憶體，也就是記憶體進入記憶體交換區的數量；

　　b、so清單示由記憶體調入磁盤，也就是記憶體交換區進入記憶體的數量

　　c、一般情況下，si、so的值都為0，如果si、so的值長期不為0，則表示系統記憶體不足，需要考慮是否增加系統記憶體。

　　4）io

　　a、bi清單示從塊裝置讀入的資料總量（即讀磁盤，機關kb/秒）

　　b、bo清單示寫入到塊裝置的資料總量（即寫磁盤，機關kb/秒）

　　這裡設定的bi+bo參考值為1000，如果超過1000，而且wa值比較大，則表示系統磁盤io性能瓶頸。

　　5）system

　　a、in清單示在某一時間間隔中觀察到的每秒裝置中斷數；

　　b、cs清單示每秒産生的上下文切換次數。

　　上面這兩個值越大，會看到核心消耗的cpu時間就越多。

　　6）cpu

　　a、us列顯示了使用者程序消耗cpu的時間百分比。us的值比較高時，說明使用者程序消耗的cpu時間多，如果長期大于50%，需要考慮優化程式啥的。

　　b、sy列顯示了核心程序消耗cpu的時間百分比。sy的值比較高時，就說明核心消耗的cpu時間多；如果us+sy超過80%，就說明cpu的資源存在不足。

　　c、id列顯示了cpu處在空閑狀态的時間百分比；

　　d、wa清單示io等待所占的cpu時間百分比。wa值越高，說明io等待越嚴重。如果wa值超過20%，說明io等待嚴重。

　　e、st列一般不關注，虛拟機占用的時間百分比。 （linux 2.6.11）

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