linux需要检测的系统资源不足,细说Linux 系统优化
作為一名linux系統(tǒng)管理員，最主要的工作是優(yōu)化系統(tǒng)配置，使應(yīng)用在系統(tǒng)上以最優(yōu)的狀態(tài)運(yùn)行，但是由于硬件問題、軟件問題、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等的復(fù)雜性和多變性，導(dǎo)致對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化變得異常復(fù)雜，如何定位性能問題出在哪個(gè)方面，是性能優(yōu)化的一大難題，本章從系統(tǒng)入手，重點(diǎn)講述由于系統(tǒng)軟、硬件配置不當(dāng)可能造成的性能問題，并且給出了檢測(cè)系統(tǒng)故障和優(yōu)化性能的一般方法和流程。
1 cpu性能評(píng)估
Cpu是影響Linux性能的主要因素之一，下面先介紹幾個(gè)查看CPU性能的命令。
1.1 vmstat命令
該命令可以顯示關(guān)于系統(tǒng)各種資源之間相關(guān)性能的簡(jiǎn)要信息，這里我們主要用它來看CPU的一個(gè)負(fù)載情況。
下面是vmstat命令在某個(gè)系統(tǒng)的輸出結(jié)果：
[root@node1 ~]# vmstat 2 3
procs -----------memory----------??---swap--??-----io---- --system--??-----cpu------
r??b???swpd???free???buff??cache???si???so????bi????bo????in????cs????us sy??id??wa st
0??0????0????162240???8304??67032???0????0????13????21???1007???23?????0??1??98??0??0
0??0????0????162240???8304??67032???0????0?????1?????0???1010???20?????0??1??100 0??0
0??0????0????162240???8304??67032???0????0?????1?????1???1009???18?????0??1??99??0??0
對(duì)上面每項(xiàng)的輸出解釋如下：
procs
r列表示運(yùn)行和等待cpu時(shí)間片的進(jìn)程數(shù)，這個(gè)值如果長(zhǎng)期大于系統(tǒng)CPU的個(gè)數(shù)，說明CPU不足，需要增加CPU。
b列表示在等待資源的進(jìn)程數(shù)，比如正在等待I/O、或者內(nèi)存交換等。
memory
swpd列表示切換到內(nèi)存交換區(qū)的內(nèi)存數(shù)量(以k為單位)。如果swpd的值不為0，或者比較大，只要si、so的值長(zhǎng)期為0，這種情況下一般不用擔(dān)心，不會(huì)影響系統(tǒng)性能。
free列表示當(dāng)前空閑的物理內(nèi)存數(shù)量(以k為單位)
buff列表示buffers cache的內(nèi)存數(shù)量，一般對(duì)塊設(shè)備的讀寫才需要緩沖。
cache列表示page cached的內(nèi)存數(shù)量，一般作為文件系統(tǒng)cached，頻繁訪問的文件都會(huì)被cached，如果cache值較大，說明cached的文件數(shù)較多，如果此時(shí)IO中bi比較小，說明文件系統(tǒng)效率比較好。
swap
si列表示由磁盤調(diào)入內(nèi)存，也就是內(nèi)存進(jìn)入內(nèi)存交換區(qū)的數(shù)量。
so列表示由內(nèi)存調(diào)入磁盤，也就是內(nèi)存交換區(qū)進(jìn)入內(nèi)存的數(shù)量。
一般情況下，si、so的值都為0，如果si、so的值長(zhǎng)期不為0，則表示系統(tǒng)內(nèi)存不足。需要增加系統(tǒng)內(nèi)存。
IO項(xiàng)顯示磁盤讀寫狀況
Bi列表示從塊設(shè)備讀入數(shù)據(jù)的總量(即讀磁盤)(每秒kb)。
Bo列表示寫入到塊設(shè)備的數(shù)據(jù)總量(即寫磁盤)(每秒kb)
這里我們?cè)O(shè)置的bi+bo參考值為1000，如果超過1000，而且wa值較大，則表示系統(tǒng)磁盤IO有問題，應(yīng)該考慮提高磁盤的讀寫性能。
system 顯示采集間隔內(nèi)發(fā)生的中斷數(shù)
in列表示在某一時(shí)間間隔中觀測(cè)到的每秒設(shè)備中斷數(shù)。
cs列表示每秒產(chǎn)生的上下文切換次數(shù)。
上面這2個(gè)值越大，會(huì)看到由內(nèi)核消耗的CPU時(shí)間會(huì)越多。
CPU項(xiàng)顯示了CPU的使用狀態(tài)，此列是我們關(guān)注的重點(diǎn)。
us列顯示了用戶進(jìn)程消耗的CPU 時(shí)間百分比。us的值比較高時(shí)，說明用戶進(jìn)程消耗的cpu時(shí)間多，但是如果長(zhǎng)期大于50%，就需要考慮優(yōu)化程序或算法。
sy列顯示了內(nèi)核進(jìn)程消耗的CPU時(shí)間百分比。Sy的值較高時(shí)，說明內(nèi)核消耗的CPU資源很多。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，us+sy的參考值為80%，如果us+sy大于 80%說明可能存在CPU資源不足。
id 列顯示了CPU處在空閑狀態(tài)的時(shí)間百分比。
wa列顯示了IO等待所占用的CPU時(shí)間百分比。wa值越高，說明IO等待越嚴(yán)重，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，wa的參考值為20%，如果wa超過20%，說明IO等待嚴(yán)重，引起IO等待的原因可能是磁盤大量隨機(jī)讀寫造成的，也可能是磁盤或者磁盤控制器的帶寬瓶頸造成的(主要是塊操作)。
綜上所述，在對(duì)CPU的評(píng)估中，需要重點(diǎn)注意的是procs項(xiàng)r列的值和CPU項(xiàng)中us、sy和id列的值。
1.2??sar命令
檢查CPU性能的第二個(gè)工具是sar，sar功能很強(qiáng)大，可以對(duì)系統(tǒng)的每個(gè)方面進(jìn)行單獨(dú)的統(tǒng)計(jì)，但是使用sar命令會(huì)增加系統(tǒng)開銷，不過這些開銷是可以評(píng)估的，對(duì)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果不會(huì)有很大影響。
下面是sar命令對(duì)某個(gè)系統(tǒng)的CPU統(tǒng)計(jì)輸出：
[root@webserver ~]# sar -u 3 5
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver)????????11/28/2008??????_i686_??(8 CPU)
11:41:24 AM?????CPU?????%user?????%nice???%system???%iowait????%steal?????%idle
11:41:27 AM?????all??????0.88??????0.00??????0.29??????0.00??????0.00?????98.83
11:41:30 AM?????all??????0.13??????0.00??????0.17??????0.21??????0.00?????99.50
11:41:33 AM?????all??????0.04??????0.00??????0.04??????0.00??????0.00?????99.92
11:41:36 AM?????all??????0.29??????0.00??????0.13??????0.00??????0.00?????99.58
11:41:39 AM?????all??????0.38??????0.00??????0.17??????0.04??????0.00?????99.41
Average:????????all??????0.34??????0.00??????0.16??????0.05??????0.00?????99.45
對(duì)上面每項(xiàng)的輸出解釋如下：
%user列顯示了用戶進(jìn)程消耗的CPU 時(shí)間百分比。
%nice列顯示了運(yùn)行正常進(jìn)程所消耗的CPU 時(shí)間百分比。
%system列顯示了系統(tǒng)進(jìn)程消耗的CPU時(shí)間百分比。
%iowait列顯示了IO等待所占用的CPU時(shí)間百分比
%steal列顯示了在內(nèi)存相對(duì)緊張的環(huán)境下pagein強(qiáng)制對(duì)不同的頁面進(jìn)行的steal操作。
%idle列顯示了CPU處在空閑狀態(tài)的時(shí)間百分比。
這個(gè)輸出是對(duì)系統(tǒng)整體CPU使用狀況的統(tǒng)計(jì)，每項(xiàng)的輸出都非常直觀，并且最后一行Average是個(gè)匯總行，是上面統(tǒng)計(jì)信息的一個(gè)平均值。
需要注意的一點(diǎn)是：第一行的統(tǒng)計(jì)信息中包含了sar本身的統(tǒng)計(jì)消耗，所以%user列的值會(huì)偏高一點(diǎn)，不過，這不會(huì)對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果產(chǎn)生多大影響。
在一個(gè)多CPU的系統(tǒng)中，如果程序使用了單線程，會(huì)出現(xiàn)這么一個(gè)現(xiàn)象，CPU的整體使用率不高，但是系統(tǒng)應(yīng)用卻響應(yīng)緩慢，這可能是由于程序使用單線程的原因，單線程只使用一個(gè)CPU，導(dǎo)致這個(gè)CPU占用率為100%，無法處理其它請(qǐng)求，而其它的CPU卻閑置，這就導(dǎo)致了整體CPU使用率不高，而應(yīng)用緩慢 現(xiàn)象的發(fā)生 。
針對(duì)這個(gè)問題，可以對(duì)系統(tǒng)的每個(gè)CPU分開查詢，統(tǒng)計(jì)每個(gè)CPU的使用情況：
[root@webserver ~]# sar -P 0 3 5
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver)????????11/29/2008??????_i686_??(8 CPU)
06:29:33 PM?????CPU?????%user?????%nice???%system???%iowait????%steal?????%idle
06:29:36 PM???????0??????3.00??????0.00??????0.33??????0.00??????0.00?????96.67
06:29:39 PM???????0??????0.67??????0.00??????0.33??????0.00??????0.00?????99.00
06:29:42 PM???????0??????0.00??????0.00??????0.33??????0.00??????0.00?????99.67
06:29:45 PM???????0??????0.67??????0.00??????0.33??????0.00??????0.00?????99.00
06:29:48 PM???????0??????1.00??????0.00??????0.33??????0.33??????0.00?????98.34
Average:??????????0??????1.07??????0.00??????0.33??????0.07??????0.00?????98.53
這個(gè)輸出是對(duì)系統(tǒng)的第一顆CPU的信息統(tǒng)計(jì)，需要注意的是，sar中對(duì)CPU的計(jì)數(shù)是從0開始的，因此，“sar -P 0 3 5”表示對(duì)系統(tǒng)的第一顆CPU進(jìn)行信息統(tǒng)計(jì)，“sar -P 4 3 5”則表示對(duì)系統(tǒng)的第五顆CPU進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。依次類推。可以看出，上面的系統(tǒng)有八顆CPU。
1.3 iostat命令
iostat指令主要用于統(tǒng)計(jì)磁盤IO狀態(tài)，但是也能查看CPU的使用信息，它的局限性是只能顯示系統(tǒng)所有CPU的平均信息，看下面的一個(gè)輸出：
[root@webserver ~]# iostat??-c
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver)????????11/29/2008??????_i686_??(8 CPU)
avg-cpu:??%user???%nice???%system??%iowait??%steal???%idle
2.52????0.00????0.30?????0.24?????0.00????96.96
在這里，我們使用了“-c”參數(shù)，只顯示系統(tǒng)CPU的統(tǒng)計(jì)信息，輸出中每項(xiàng)代表的含義與sar命令的輸出項(xiàng)完全相同，不再詳述。
1.4 uptime命令
uptime是監(jiān)控系統(tǒng)性能最常用的一個(gè)命令，主要用來統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀況，輸出的信息依次為：系統(tǒng)現(xiàn)在的時(shí)間、系統(tǒng)從上次開機(jī)到現(xiàn)在運(yùn)行了多長(zhǎng)時(shí)間、系統(tǒng)目前有多少登陸用戶、系統(tǒng)在一分鐘內(nèi)、五分鐘內(nèi)、十五分鐘內(nèi)的平均負(fù)載?？聪旅娴囊粋€(gè)輸出：
[root@webserver ~]# uptime
18:52:11 up 27 days, 19:44,??2 users,??load average: 0.12, 0.08, 0.08
這里需要注意的是load average這個(gè)輸出值，這三個(gè)值的大小一般不能大于系統(tǒng)CPU的個(gè)數(shù)，例如，本輸出中系統(tǒng)有8個(gè)CPU,如果load average的三個(gè)值長(zhǎng)期大于8時(shí)，說明CPU很繁忙，負(fù)載很高，可能會(huì)影響系統(tǒng)性能，但是偶爾大于8時(shí)，倒不用擔(dān)心，一般不會(huì)影響系統(tǒng)性能。相反，如果load average的輸出值小于CPU的個(gè)數(shù)，則表示CPU還有空閑的時(shí)間片，比如本例中的輸出，CPU是非常空閑的。
1.5 本節(jié)小結(jié)
上面介紹了檢查CPU使用狀況的四個(gè)命令，通過這些命令需要了解的是：系統(tǒng)CPU是否出現(xiàn)性能瓶頸，也就是說，以上這些命令只能查看CPU是否繁忙，負(fù)載是否過大，但是無法知道CPU為何負(fù)載過大，因而，判斷系統(tǒng)CPU出現(xiàn)問題后，要結(jié)合top、ps等命令進(jìn)一步檢查是由那些進(jìn)程導(dǎo)致CPU負(fù)載過大的。引起CPU資源緊缺的原因可能是應(yīng)用程序不合理造成的，也可能是硬件資源匱乏引起的，所以，要具體問題具體分析，或者優(yōu)化應(yīng)用程序，或者增加系統(tǒng)CPU資源。
2 內(nèi)存性能評(píng)估
內(nèi)存的管理和優(yōu)化是系統(tǒng)性能優(yōu)化的一個(gè)重要部分，內(nèi)存資源的充足與否直接影響應(yīng)用系統(tǒng)的使用性能，在進(jìn)行內(nèi)存優(yōu)化之前，一定要熟悉linux的內(nèi)存管理機(jī)制，這一點(diǎn)我們?cè)谇懊娴恼鹿?jié)已經(jīng)有深入講述，本節(jié)的重點(diǎn)是如何通過系統(tǒng)命令監(jiān)控linux系統(tǒng)的內(nèi)存使用狀況。
2.1 free 命令
free是監(jiān)控linux內(nèi)存使用狀況最常用的指令，看下面的一個(gè)輸出：
[root@webserver ~]# free -m
total???????used???????free?????shared????buffers?????cached
Mem:??????????8111???????7185????????925??????????0????????243???????6299
-/+ buffers/cache:????????643???????7468
Swap:?????????8189??????????0???????8189
“free –m”表示以M為單位查看內(nèi)存使用情況，在這個(gè)輸出中，我們重點(diǎn)關(guān)注的應(yīng)該是free列與cached列的輸出值，由輸出可知，此系統(tǒng)共8G內(nèi)存，系統(tǒng)空閑內(nèi)存還有925M，其中，Buffer Cache占用了243M，Page Cache占用了6299M，由此可知系統(tǒng)緩存了很多的文件和目錄，而對(duì)于應(yīng)用程序來說，可以使用的內(nèi)存還有7468M，當(dāng)然這個(gè)7468M包含了Buffer Cache和Page Cache的值。在swap項(xiàng)可以看出，交換分區(qū)還未使用。所以從應(yīng)用的角度來說，此系統(tǒng)內(nèi)存資源還非常充足。
一般有這樣一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式：應(yīng)用程序可用內(nèi)存/系統(tǒng)物理內(nèi)存>70%時(shí)，表示系統(tǒng)內(nèi)存資源非常充足，不影響系統(tǒng)性能，應(yīng)用程序可用內(nèi)存/系統(tǒng)物理內(nèi)存<20%時(shí)，表示系統(tǒng)內(nèi)存資源緊缺，需要增加系統(tǒng)內(nèi)存，20%
free命令還可以適時(shí)的監(jiān)控內(nèi)存的使用狀況，使用“-s”參數(shù)可以在指定的時(shí)間段內(nèi)不間斷的監(jiān)控內(nèi)存的使用情況：
[root@webserver ~]# free -b -s 5 -m
total???????used???????free?????shared????buffers?????cached
Mem:????8505901056 7528706048??977195008??????????0??260112384 6601158656
-/+ buffers/cache:??667435008 7838466048
Swap:???8587149312?????163840 8586985472
total???????used???????free?????shared????buffers?????cached
Mem:????8505901056 7526936576??978964480??????????0??260128768 6601142272
-/+ buffers/cache:??665665536 7840235520
Swap:???8587149312?????163840 8586985472
total???????used???????free?????shared????buffers?????cached
Mem:????8505901056 7523987456??981913600??????????0??260141056 6601129984
-/+ buffers/cache:??662716416 7843184640
Swap:???8587149312?????163840 8586985472
其中，“-b”表示以千字節(jié)(也就是1024字節(jié)為單位)來顯示內(nèi)存使用情況。
2.2 通過watch與free相結(jié)合動(dòng)態(tài)監(jiān)控內(nèi)存狀況
watch是一個(gè)非常有用的命令，幾乎每個(gè)linux發(fā)行版都帶有這個(gè)工具，通過watch，可以動(dòng)態(tài)的監(jiān)控命令的運(yùn)行結(jié)果，省去手動(dòng)執(zhí)行的麻煩。
可以在watch后面跟上需要運(yùn)行的命令，watch就會(huì)自動(dòng)重復(fù)去運(yùn)行這個(gè)命令，默認(rèn)是2秒鐘執(zhí)行一次，并把執(zhí)行的結(jié)果更新在屏幕上。例如：
[root@webserver ~]# watch -n 3 -d free
Every 3.0s: free???????????????????????????????????Sun Nov 30 16:23:20 2008
total???????used???????free?????shared????buffers?????cached
Mem:???????8306544????7349548?????956996??????????0?????203296????6500024
-/+ buffers/cache:?????646228????7660316
Swap:??????8385888????????160????8385728
其中，“-n”指定重復(fù)執(zhí)行的時(shí)間，“-d”表示高亮顯示變動(dòng)。
2.3 vmstat命令監(jiān)控內(nèi)存
vmstat命令在監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)存方面功能強(qiáng)大，請(qǐng)看下面的一個(gè)輸出：
procs??-----------memory----------??---swap--??-----io---- --system--???----cpu----
r??b???swpd????free buff????cache???si???so????bi????bo????in????cs????us sy id???wa
0??0??906440??22796 155616 1325496??340??180????2?????4?????1?????4????80??0??10??10
0??0??906440??42796 155616 1325496??320??289????0????54????1095??287???70??15??0??15
0??0??906440??42884 155624 1325748??236??387????2???102????1064???276??78??2???5??15
對(duì)于內(nèi)存的監(jiān)控，在vmstat中重點(diǎn)關(guān)注的是swpd、si和so行，從這個(gè)輸出可以看出，此系統(tǒng)內(nèi)存資源緊缺，swpd占用了900M左右內(nèi)存，si和so占用很大，而由于系統(tǒng)內(nèi)存的緊缺，導(dǎo)致出現(xiàn)15%左右的系統(tǒng)等待，此時(shí)增加系統(tǒng)的內(nèi)存是必須要做的。
2.4 sar -r命令組合
sar命令也可以監(jiān)控linux的內(nèi)存使用狀況，可以通過“sar –r”組合查看系統(tǒng)內(nèi)存和交換空間的使用率。請(qǐng)看下面的一個(gè)輸出：
[root@webserver ~]# sar -r 2 3
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver)????????11/30/2008??????_i686_??(8 CPU)
09:57:33 PM kbmemfree kbmemused??%memused kbbuffers??kbcached??kbcommit???%commit
09:57:35 PM????897988???7408556?????89.19????249428???6496532????786556??????4.71
09:57:37 PM????898564???7407980?????89.18????249428???6496532????784276??????4.70
09:57:39 PM????899196???7407348?????89.17????249440???6496520????782132??????4.69
Average:???????898583???7407961?????89.18????249432???6496528????784321??????4.70
其中：
Kbmemfree表示空閑物理內(nèi)存大小，kbmemused表示已使用的物理內(nèi)存空間大小，%memused表示已使用內(nèi)存占總內(nèi)存大小的百分比，kbbuffers和kbcached分別表示Buffer Cache和Page Cache的大小，kbcommit和%commit分別表示應(yīng)用程序當(dāng)前使用的內(nèi)存大小和使用百分比。
可以看出sar的輸出其實(shí)與free的輸出完全對(duì)應(yīng)，不過sar更加人性化，不但給出了內(nèi)存使用量，還給出了內(nèi)存使用的百分比以及統(tǒng)計(jì)的平均值。從%commit項(xiàng)可知，此系統(tǒng)目前內(nèi)存資源充足。
2.5 本節(jié)小結(jié)
上面介紹了內(nèi)存監(jiān)控常用的幾個(gè)指令以及一些經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，其實(shí)現(xiàn)在的系統(tǒng)在內(nèi)存方面出現(xiàn)的瓶頸已經(jīng)很少，因?yàn)閮?nèi)存價(jià)格很低，充足的內(nèi)存已經(jīng)完全能滿足應(yīng)用程序和系統(tǒng)本身的需要，如果系統(tǒng)在內(nèi)存方面出現(xiàn)瓶頸，很大的可能是應(yīng)用程序本身的問題造成的。
3 磁盤I/O性能評(píng)估
在對(duì)磁盤I/O性能做評(píng)估之前，必須知道的幾個(gè)方面是：
熟悉RAID存儲(chǔ)方式，可以根據(jù)應(yīng)用的不同，選擇不同的RAID方式，例如，如果一個(gè)應(yīng)用經(jīng)常有大量的讀操作，可以選擇RAID5方式構(gòu)建磁盤陣列存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，如果應(yīng)用有大量的、頻繁的寫操作，可以選擇raid0存取方式，如果應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)安全要求很高，同時(shí)對(duì)讀寫也有要求的話，可以考慮raid01存取方式等等。
盡可能用內(nèi)存的讀寫代替直接磁盤I/O，使頻繁訪問的文件或數(shù)據(jù)放入內(nèi)存中進(jìn)行操作處理，因?yàn)閮?nèi)存讀寫操作比直接磁盤讀寫的效率要高千倍。
將經(jīng)常進(jìn)行讀寫的文件與長(zhǎng)期不變的文件獨(dú)立出來，分別放置到不同的磁盤設(shè)備上。
對(duì)于寫操作頻繁的數(shù)據(jù)，可以考慮使用裸設(shè)備代替文件系統(tǒng)。這里簡(jiǎn)要講述下文件系統(tǒng)與裸設(shè)備的對(duì)比：
使用裸設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)有：
數(shù)據(jù)可以直接讀寫，不需要經(jīng)過操作系統(tǒng)級(jí)的緩存，節(jié)省了內(nèi)存資源，避免了內(nèi)存資源爭(zhēng)用。
避免了文件系統(tǒng)級(jí)的維護(hù)開銷，比如文件系統(tǒng)需要維護(hù)超級(jí)塊、I-node等。
避免了操作系統(tǒng)的cache預(yù)讀功能，減少了I/O請(qǐng)求。
使用裸設(shè)備的缺點(diǎn)是：
數(shù)據(jù)管理、空間管理不靈活，需要很專業(yè)的人來操作。
其實(shí)裸設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)就是文件系統(tǒng)的缺點(diǎn)，反之也是如此，這就需要我們做出合理的規(guī)劃和衡量，根據(jù)應(yīng)用的需求，做出對(duì)應(yīng)的策略。
下面接著介紹對(duì)磁盤IO的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。
3.1 sar -d命令組合
通過“sar –d”組合，可以對(duì)系統(tǒng)的磁盤IO做一個(gè)基本的統(tǒng)計(jì)，請(qǐng)看下面的一個(gè)輸出：
[root@webserver ~]# sar -d 2 3
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver)????????11/30/2008??????_i686_??(8 CPU)
11:09:33 PM??DEV???tps???rd_sec/s wr_sec/s??avgrq-sz??avgqu-sz??await??svctm???%util
11:09:35 PM dev8-0??0.00??0.00?????0.00??????0.00??????0.00??????0.00???0.00????0.00
11:09:35 PM??DEV???tps??rd_sec/s??wr_sec/s??avgrq-sz??avgqu-sz??await???svctm???%util
11:09:37 PM dev8-0??1.00??0.00?????12.00?????12.00??????0.00?????0.00????0.00????0.00
11:09:37 PM???DEV???tps??rd_sec/s??wr_sec/s??avgrq-sz??avgqu-sz??await??svctm??%util
11:09:39 PM dev8-0??1.99???0.00????47.76?????24.00?????0.00??????0.50????0.25????0.05
Average:??DEV?????tps????rd_sec/s??wr_sec/s??avgrq-sz??avgqu-sz??await??svctm???%util
Average:??dev8-0??1.00???0.00??????19.97?????20.00??????0.00?????0.33????0.17????0.02
對(duì)上面每項(xiàng)的輸出解釋如下：
DEV表示磁盤設(shè)備名稱。
tps表示每秒到物理磁盤的傳送數(shù)，也就是每秒的I/O流量。一個(gè)傳送就是一個(gè)I/O請(qǐng)求，多個(gè)邏輯請(qǐng)求可以被合并為一個(gè)物理I/O請(qǐng)求。
rd_sec/s表示每秒從設(shè)備讀取的扇區(qū)數(shù)(1扇區(qū)=512字節(jié))。
wr_sec/s表示每秒寫入設(shè)備的扇區(qū)數(shù)目。
avgrq-sz表示平均每次設(shè)備I/O操作的數(shù)據(jù)大小(以扇區(qū)為單位)。
avgqu-sz表示平均I/O隊(duì)列長(zhǎng)度。
await表示平均每次設(shè)備I/O操作的等待時(shí)間(以毫秒為單位)。
svctm表示平均每次設(shè)備I/O操作的服務(wù)時(shí)間(以毫秒為單位)。
%util表示一秒中有百分之幾的時(shí)間用于I/O操作。
Linux中I/O請(qǐng)求系統(tǒng)與現(xiàn)實(shí)生活中超市購物排隊(duì)系統(tǒng)有很多類似的地方，通過對(duì)超市購物排隊(duì)系統(tǒng)的理解，可以很快掌握linux中I/O運(yùn)行機(jī)制。比如：
avgrq-sz類似與超市排隊(duì)中每人所買東西的多少。
avgqu-sz類似與超市排隊(duì)中單位時(shí)間內(nèi)平均排隊(duì)的人數(shù)。
await類似與超市排隊(duì)中每人的等待時(shí)間。
svctm類似與超市排隊(duì)中收銀員的收款速度。
%util類似與超市收銀臺(tái)前有人排隊(duì)的時(shí)間比例。
對(duì)以磁盤IO性能，一般有如下評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)：
正常情況下svctm應(yīng)該是小于await值的，而svctm的大小和磁盤性能有關(guān)，CPU、內(nèi)存的負(fù)荷也會(huì)對(duì)svctm值造成影響，過多的請(qǐng)求也會(huì)間接的導(dǎo)致svctm值的增加。
await值的大小一般取決與svctm的值和I/O隊(duì)列長(zhǎng)度以及I/O請(qǐng)求模式，如果svctm的值與await很接近，表示幾乎沒有I/O等待，磁盤性能很好，如果await的值遠(yuǎn)高于svctm的值，則表示I/O隊(duì)列等待太長(zhǎng)，系統(tǒng)上運(yùn)行的應(yīng)用程序?qū)⒆兟?#xff0c;此時(shí)可以通過更換更快的硬盤來解決問題。
%util項(xiàng)的值也是衡量磁盤I/O的一個(gè)重要指標(biāo)，如果%util接近100%，表示磁盤產(chǎn)生的I/O請(qǐng)求太多，I/O系統(tǒng)已經(jīng)滿負(fù)荷的在工作，該磁盤可能存在瓶頸。長(zhǎng)期下去，勢(shì)必影響系統(tǒng)的性能，可以通過優(yōu)化程序或者通過更換更高、更快的磁盤來解決此問題。
3.2 iostat –d命令組合
通過“iostat –d”命令組合也可以查看系統(tǒng)磁盤的使用狀況，請(qǐng)看如下輸出：
[root@webserver ~]#???iostat -d 2 3
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver)????????12/01/2008??????_i686_??(8 CPU)
Device:????????????tps???Blk_read/s???Blk_wrtn/s???Blk_read???Blk_wrtn
sda???????????????1.87?????????2.58???????114.12????6479462??286537372
Device:????????????tps???Blk_read/s???Blk_wrtn/s???Blk_read???Blk_wrtn
sda???????????????0.00?????????0.00?????????0.00??????????0??????????0
Device:????????????tps???Blk_read/s???Blk_wrtn/s???Blk_read???Blk_wrtn
sda???????????????1.00?????????0.00????????12.00??????????0?????????24
對(duì)上面每項(xiàng)的輸出解釋如下：
Blk_read/s表示每秒讀取的數(shù)據(jù)塊數(shù)。
Blk_wrtn/s表示每秒寫入的數(shù)據(jù)塊數(shù)。
Blk_read表示讀取的所有塊數(shù)
Blk_wrtn表示寫入的所有塊數(shù)。
這里需要注意的一點(diǎn)是：上面輸出的第一項(xiàng)是系統(tǒng)從啟動(dòng)以來到統(tǒng)計(jì)時(shí)的所有傳輸信息，從第二次輸出的數(shù)據(jù)才代表在檢測(cè)的時(shí)間段內(nèi)系統(tǒng)的傳輸值。
可以通過Blk_read/s和Blk_wrtn/s的值對(duì)磁盤的讀寫性能有一個(gè)基本的了解，如果Blk_wrtn/s值很大，表示磁盤的寫操作很頻繁，可以考慮優(yōu)化磁盤或者優(yōu)化程序，如果Blk_read/s值很大，表示磁盤直接讀取操作很多，可以將讀取的數(shù)據(jù)放入內(nèi)存中進(jìn)行操作。對(duì)于這兩個(gè)選項(xiàng)的值沒有一個(gè)固定的大小，根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用的不同，會(huì)有不同的值，但是有一個(gè)規(guī)則還是可以遵循的：長(zhǎng)期的、超大的數(shù)據(jù)讀寫，肯定是不正常的，這種情況一定會(huì)影響系統(tǒng)性能。
“iostat –x”組合還提供了對(duì)每個(gè)磁盤的單獨(dú)統(tǒng)計(jì)，如果不指定磁盤，默認(rèn)是對(duì)所有磁盤進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，請(qǐng)看下面的一個(gè)輸出：
[root@webserver ~]#???iostat -x /dev/sda??2 3
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver)????????12/01/2008??????_i686_??(8 CPU)
avg-cpu:??%user???%nice %system %iowait??%steal???%idle
2.45????0.00????0.30????0.24????0.00???97.03
Device: rrqm/s??wrqm/s??r/s??w/s??rsec/s??wsec/s avgrq-sz avgqu-sz???await??svctm??%util
sda???0.01?????12.48????0.10??1.78??2.58???114.03????62.33???0.07????38.39???1.30???0.24
avg-cpu:??%user???%nice %system %iowait??%steal???%idle
3.97????0.00????1.83????8.19????0.00???86.14
Device:rrqm/s wrqm/s???r/s??w/s???rsec/s??wsec/s avgrq-sz avgqu-sz???await??svctm??%util
sda????0.00???195.00??0.00 18.00??0.00??1704.00????94.67?????0.04????2.50???0.11???0.20
avg-cpu:??%user???%nice %system %iowait??%steal???%idle
4.04????0.00????1.83????8.01????0.00???86.18
Device: rrqm/s??wrqm/s??r/s??w/s???rsec/s???wsec/s avgrq-sz avgqu-sz?????await??svctm??%util
sda????0.00?????4.50????0.00???7.00???0.00????92.00????13.14?????0.01????0.79???0.14???0.10
這個(gè)輸出基本與“sar –d”相同，需要說明的幾個(gè)選項(xiàng)的含義為：
rrqm/s表示每秒進(jìn)行merged的讀操作數(shù)目。
wrqm/s表示每秒進(jìn)行 merge 的寫操作數(shù)目。
r/s表示每秒完成讀I/O設(shè)備的次數(shù)。
w/s表示每秒完成寫I/O設(shè)備的次數(shù)。
rsec/s表示每秒讀取的扇區(qū)數(shù)。
wsec/s表示每秒寫入的扇區(qū)數(shù)。
3.3 vmstat –d組合
通過“vmstat –d”組合也可以查看磁盤的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，情況下面的一個(gè)輸出：
[root@webserver ~]# vmstat -d 3 2|grep sda
disk- ------------reads------------ ------------writes----------- -----IO------
total??merged sectors????ms????total????merged???sectors??????ms?????cur????sec
sda??239588 29282??6481862??1044442 4538678??32387680 295410812??186025580??0???6179
disk- ------------reads------------ ------------writes----------- -----IO------
total??merged??sectors??ms????total?????merged????sectors?????ms?????cur???sec
sda??239588 29282??6481862 1044442 4538680???32387690 295410908 186025581??0???6179
這個(gè)輸出顯示了磁盤的reads、writes和IO的使用狀況。
3.4 本節(jié)小結(jié)
上面主要講解了對(duì)磁盤I/O的性能評(píng)估，其實(shí)衡量磁盤I/O好壞是多方面的，有應(yīng)用程序本身的，也有硬件設(shè)計(jì)上的，還有系統(tǒng)自身配置的問題等，要解決I/O的瓶頸，關(guān)鍵是要提高I/O子系統(tǒng)的執(zhí)行效率。例如，首要要從應(yīng)用程序上對(duì)磁盤讀寫進(jìn)行優(yōu)化，能夠放到內(nèi)存執(zhí)行的操作，盡量不要放到磁盤，同時(shí)對(duì)磁盤存儲(chǔ)方式進(jìn)行合理規(guī)劃，選擇適合自己的RAID存取方式，最后，在系統(tǒng)級(jí)別上，可以選擇適合自身應(yīng)用的文件系統(tǒng)，必要時(shí)使用裸設(shè)備提高讀寫性能。
4 網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估
網(wǎng)絡(luò)性能的好壞直接影響應(yīng)用程序?qū)ν馓峁┓?wù)的穩(wěn)定性和可靠性，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)性能，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行管理和優(yōu)化。
4.1 通過ping命令檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)的連通性
如果發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)緩慢，或者連接中斷，可以通過ping來測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的連通情況，請(qǐng)看下面的一個(gè)輸出：
[root@webserver ~]# ping 10.10.1.254
PING 10.10.1.254 (10.10.1.254) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=0 ttl=64 time=0.235 ms
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.164 ms
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.210 ms
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.178 ms
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.525 ms
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=5 ttl=64 time=0.571 ms
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=6 ttl=64 time=0.220 ms
--- 10.10.1.254 ping statistics ---
7 packets transmitted, 7 received, 0% packet loss, time 6000ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.164/0.300/0.571/0.159 ms, pipe 2
在這個(gè)輸出中，time值顯示了兩臺(tái)主機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)情況，如果此值很大，則表示網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)很大，單位為毫秒。在這個(gè)輸出的最后，是對(duì)上面輸出信息的一個(gè)總結(jié)，packet loss表示網(wǎng)絡(luò)的丟包率，此值越小，表示網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量越高。
4.2 通過netstat –i組合檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)接口狀況
netstat命令提供了網(wǎng)絡(luò)接口的詳細(xì)信息，請(qǐng)看下面的輸出：
[root@webserver ~]# netstat -i
Kernel Interface table
Iface MTU??Met RX-OK?????RX-ERR RX-DRP RX-OVR???TX-OK????TX-ERR TX-DRP TX-OVR???????Flg
eth0??1500??0 1313129253??0??????0???????0?????1320686497????0??????0??????0????????BMRU
eth1??1500??0 494902025???0??????0???????0?????292358810?????0??????0??????0????????BMRU
lo???16436??0 41901601????0??????0???????0?????41901601??????0??????0??????0????????LRU
對(duì)上面每項(xiàng)的輸出解釋如下：
Iface表示網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口名稱。
MTU表示最大傳輸單元，單位字節(jié)。
RX-OK/TX-OK表示已經(jīng)準(zhǔn)確無誤的接收/發(fā)送了多少數(shù)據(jù)包。
RX-ERR/TX-ERR表示接收/發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)產(chǎn)生了多少錯(cuò)誤。
RX-DRP/TX-DRP表示接收/發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)丟棄了多少數(shù)據(jù)包。
RX-OVR/TX-OVR表示由于誤差而遺失了多少數(shù)據(jù)包。
Flg表示接口標(biāo)記，其中：
L：表示該接口是個(gè)回環(huán)設(shè)備。
B：表示設(shè)置了廣播地址。
M：表示接收所有數(shù)據(jù)包。
R：表示接口正在運(yùn)行。
U：表示接口處于活動(dòng)狀態(tài)。
O：表示在該接口上禁用arp。
P：表示一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的連接。
正常情況下，RX-ERR/TX-ERR、RX-DRP/TX-DRP和RX-OVR/TX-OVR的值都應(yīng)該為0，如果這幾個(gè)選項(xiàng)的值不為0，并且很大，那么網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量肯定有問題，網(wǎng)絡(luò)傳輸性能也一定會(huì)下降。
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸存在問題是，可以檢測(cè)網(wǎng)卡設(shè)備是否存在故障，如果可能，可以升級(jí)為千兆網(wǎng)卡或者光纖網(wǎng)絡(luò)，還可以檢查網(wǎng)絡(luò)部署環(huán)境是否合理。
4.3 通過netstat –r組合檢測(cè)系統(tǒng)的路由表信息
在網(wǎng)絡(luò)不通，或者網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)，首先想到的就是檢查系統(tǒng)的路由表信息，“netstat –r”的輸出結(jié)果與route命令的輸出完全相同，請(qǐng)看下面的一個(gè)實(shí)例：
[root@webserver ~]#??netstat -r
Kernel IP routing table
Destination?????Gateway?????????Genmask?????????Flags???MSS Window??irtt Iface
10.10.1.0???????*???????????????255.255.255.0???U?????????0???0???????0??eth0
192.168.200.0???*???????????????255.255.255.0???U?????????0???0???????0??eth1
169.254.0.0?????*???????????????255.255.0.0?????U?????????0???0???????0??eth1
default?????????10.10.1.254?????0.0.0.0?????????UG????????0???0???????0??eth0
關(guān)于輸出中每項(xiàng)的具體含義，已經(jīng)在前面章節(jié)進(jìn)行過詳細(xì)介紹，這里不再多講，這里我們重點(diǎn)關(guān)注的是default行對(duì)應(yīng)的值，default項(xiàng)表示系統(tǒng)的默認(rèn)路由，對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口為eth0。
4.4 通過sar –n組合顯示系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)
sar提供四種不同的選項(xiàng)來顯示網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)信息，通過“-n”選項(xiàng)可以指定4個(gè)不同類型的開關(guān)：DEV、EDEV、SOCK和FULL。DEV顯示網(wǎng)絡(luò)接口信息，EDEV顯示關(guān)于網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，SOCK顯示套接字信息，FULL顯示所有三個(gè)開關(guān)。請(qǐng)看下面的一個(gè)輸出：
[root@webserver ~]# sar -n DEV 2 3
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver)????????12/01/2008??????_i686_??(8 CPU)
02:22:31 PM?????IFACE???rxpck/s???txpck/s????rxkB/s????txkB/s???rxcmp/s???txcmp/s??rxmcst/s
02:22:33 PM????????lo?????31.34?????31.34?????37.53?????37.53??????0.00??????0.00??????0.00
02:22:33 PM??????eth0????199.50????279.60?????17.29????344.12??????0.00??????0.00??????0.00
02:22:33 PM??????eth1??????5.47??????4.98??????7.03??????0.36??????0.00??????0.00??????0.00
02:22:33 PM??????sit0??????0.00??????0.00??????0.00??????0.00??????0.00??????0.00??????0.00
02:22:33 PM?????IFACE???rxpck/s???txpck/s????rxkB/s????txkB/s???rxcmp/s???txcmp/s??rxmcst/s
02:22:35 PM????????lo?????67.66?????67.66?????74.34?????74.34??????0.00??????0.00??????0.00
02:22:35 PM??????eth0????159.70????222.39?????19.74????217.16??????0.00??????0.00??????0.00
02:22:35 PM??????eth1??????3.48??????4.48??????0.44??????0.51??????0.00??????0.00??????0.00
02:22:35 PM??????sit0??????0.00??????0.00??????0.00??????0.00??????0.00??????0.00??????0.00
02:22:35 PM?????IFACE???rxpck/s???txpck/s????rxkB/s????txkB/s???rxcmp/s???txcmp/s??rxmcst/s
02:22:37 PM????????lo??????4.52??????4.52??????9.25??????9.25??????0.00??????0.00??????0.00
02:22:37 PM??????eth0????102.51????133.67?????20.67????116.14??????0.00??????0.00??????0.00
02:22:37 PM??????eth1?????27.14?????67.34??????2.42?????89.26??????0.00??????0.00??????0.00
02:22:37 PM??????sit0??????0.00??????0.00??????0.00??????0.00??????0.00??????0.00??????0.00
Average:????????IFACE???rxpck/s???txpck/s????rxkB/s????txkB/s???rxcmp/s???txcmp/s??rxmcst/s
Average:???????????lo?????34.61?????34.61?????40.48?????40.48??????0.00??????0.00??????0.00
Average:?????????eth0????154.08????212.15?????19.23????226.17??????0.00??????0.00??????0.00
Average:?????????eth1?????11.98?????25.46??????3.30?????29.85??????0.00??????0.00??????0.00
Average:?????????sit0??????0.00??????0.00??????0.00??????0.00??????0.00??????0.00??????0.00
對(duì)上面每項(xiàng)的輸出解釋如下：
IFACE表示網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備。
rxpck/s表示每秒鐘接收的數(shù)據(jù)包大小。
txpck/s表示每秒鐘發(fā)送的數(shù)據(jù)包大小。
rxkB/s表示每秒鐘接收的字節(jié)數(shù)。
txkB/s表示每秒鐘發(fā)送的字節(jié)數(shù)。
rxcmp/s表示每秒鐘接收的壓縮數(shù)據(jù)包。
txcmp/s表示每秒鐘發(fā)送的壓縮數(shù)據(jù)包。
rxmcst/s表示每秒鐘接收的多播數(shù)據(jù)包。
通過“sar –n”的輸出，可以清楚的顯示網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送、接收數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)信息。此外還可以通過“sar -n EDEV 2 3”來統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤信息等。
4.5 小結(jié)
本節(jié)通過幾個(gè)常用的網(wǎng)絡(luò)命令介紹了對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的評(píng)估，事實(shí)上，網(wǎng)絡(luò)問題是簡(jiǎn)單而且容易處理的，只要我們根據(jù)上面給出的命令，一般都能迅速定位問題。解決問題的方法一般是增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，或者優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)部署環(huán)境。
除了上面介紹的幾個(gè)命令外，排查網(wǎng)絡(luò)問題經(jīng)常用到的命令還有traceroute，主要用于跟蹤數(shù)據(jù)包的傳輸路徑，還有nslookup命令，主要用于判斷DNS解析信息
創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)總結(jié)
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