linux性能調試之vmstat分析

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）提供性能優化的方案（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。（一般情況下系統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，從而造成系統負載極高或者響應遲緩。比如CPU過渡使用會造成大量進程等待CPU資源，系統響應變慢，等待會造成進程數增加，進程增加又會造成內存使用增加，內存耗盡又會造成虛擬內存使用，使用虛擬內存又會造成磁盤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整體的性能，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可以利用空閑內存作文件系統訪問的cache，因此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)對資源的使用狀況進行長期的監控和數據采集（nagios、cacti）
2）使用常見的性能分析工具（vmstat、top、free、iostat等)
3）經驗積累
a.應用程序設計的缺陷和數據庫查詢的濫用最有可能導致性能問題
b.性能瓶頸可能是因為程序差/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.可能造成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.可能造成內存瓶頸問題：高并發用戶訪問、系統進程多，java內存泄露……
f.可能造成磁盤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：用于監控、顯示系統運行過程中的虛擬內存/CPU/磁盤狀態。

簡單示例（時間間隔2s，監控2次）：

重要字段解釋：

r 表示運行隊列(等待運行的進程數)

b 表示阻塞的進程

swpd 虛擬內存已使用的大小

free   空閑的物理內存的大小，我的機器內存總共8G，剩余3415M。

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，比如系統調用，線程的切換。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，導致CPU干正經事的時間少了，CPU沒有充分利用，是不可取的。

us 用戶CPU時間。

sy 系統CPU時間，如果太高，表示系統調用時間長，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。

典型的問題現象：

1.CPU問題
a.procs.r持續有值，且大于系統CPU數量，則認為系統不足以支撐當前的負載（因為一直有進程在等待運行），可能是軟件實現問題或者需要升級硬件系統
b.cpu.id持續為0,表示CPU持續忙，需要根據cpu.sy,cpu.us繼續查找原因
c.cpu.sy,cpu.us持續高，且cpu.sy大于cpu.us表示系統頻繁在內核態執行，可能存在頻繁的或較多的系統調用或者IO訪問
2.內存問題
a.memory.swpd數值持續有值，說明系統內存不足且使用了虛擬內存，需要加大內存。

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