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一、前言

很顯然從名字中我們就可以知道vmstat是一個查看虛擬內存（Virtual?Memory）使用狀況的工具，但是怎樣通過vmstat來發現系統中的瓶頸呢？在回答這個問題前，還是讓我們回顧一下Linux中關于虛擬內存相關內容。

二、虛擬內存原理

在系統中運行的每個進程都需要使用到內存，但不是每個進程都需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占用但未使用的部分或所有物理內存，將這部分資料存儲在磁盤上直到進程下一次調用，并將釋放出的內存提供給有需要的進程使用。

在Linux內存管理中，主要是通過“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，全部交換到磁盤上。

分頁(Page)寫入磁盤的過程被稱作Page-Out，分頁(Page)從磁盤重新回到內存的過程被稱作Page-In。當內核需要一個分頁時，但發現此分頁不在物理內存中(因為已經被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，就會通過Page-Out來釋放一部分物理內存。經管Page-Out不是經常發生，但是如果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，系統效能會急劇下降。這時的系統已經運行非常慢或進入暫停狀態，這種狀態亦被稱作thrashing(顛簸)。

三、vmstat詳解

1.用法

vmstat [-a] [-n] [-S unit] [delay [ count]]
vmstat [-s] [-n] [-S unit]
vmstat [-m] [-n] [delay [ count]]
vmstat [-d] [-n] [delay [ count]]
vmstat [-p disk partition] [-n] [delay [ count]]
vmstat [-f]
vmstat [-V]

-a：顯示活躍和非活躍內存

-f：顯示從系統啟動至今的fork數量 。

-m：顯示slabinfo

-n：只在開始時顯示一次各字段名稱。

-s：顯示內存相關統計信息及多種系統活動數量。

delay：刷新時間間隔。如果不指定，只顯示一條結果。

count：刷新次數。如果不指定刷新次數，但指定了刷新時間間隔，這時刷新次數為無窮。

-d：顯示磁盤相關統計信息。

-p：顯示指定磁盤分區統計信息

-S：使用指定單位顯示。參數有 k 、K 、m 、M ，分別代表1000、1024、1000000、1048576字節（byte）。默認單位為K（1024 bytes）

-V：顯示vmstat版本信息。
2.使用說明

例子1：每3秒輸出一條結果

字段說明：

Procs（進程）：

r: 運行隊列中進程數量，這個值也可以判斷是否需要增加CPU。指運行隊列中的進程數，即表示正在運行或者正在等待CPU時間的進程數，如果這個參數值超過服務器上cpu的數量，就可能存在cpu瓶頸，有一些任務要等待執行。當業務繁忙的時候，不超過2倍cpu數量，還是可以認為合理的。
b: 等待IO的進程數量

Memory（內存）：

swpd: 使用虛擬內存大小

注意：如果swpd的值不為0，但是SI，SO的值長期為0，這種情況不會影響系統性能。
free: 空閑物理內存大小
buff: 用作緩沖的內存大小
cache: 用作緩存的內存大小

注意：如果cache的值大的時候，說明cache處的文件數多，如果頻繁訪問到的文件都能被cache處，那么磁盤的讀IO bi會非常小。

Swap：

si: 每秒從交換區寫到內存的大小，由磁盤調入內存
so: 每秒寫入交換區的內存大小，由內存調入磁盤

注意：內存夠用的時候，這2個值都是0，如果這2個值長期大于0時，系統性能會受到影響，磁盤IO和CPU資源都會被消耗。有些朋友看到空閑內存（free）很少的或接近于0時，就認為內存不夠用了，不能光看這一點，還要結合si和so，如果free很少，但是si和so也很少（大多時候是0），那么不用擔心，系統性能這時不會受到影響的。

IO：（現在的Linux版本塊的大小為1kb）

bi: 每秒讀取的塊數
bo: 每秒寫入的塊數

注意：隨機磁盤讀寫的時候，這2個值越大（如超出1024k)，能看到CPU在IO等待的值也會越大。

系統：

in: 每秒中斷數，包括時鐘中斷。
cs: 每秒上下文切換數。

注意：上面2個值越大，會看到由內核消耗的CPU時間會越大。

CPU（以百分比表示）：

us: 用戶進程執行時間百分比(user?time)

注意：?us的值比較高時，說明用戶進程消耗的CPU時間多，但是如果長期超50%的使用，那么我們就該考慮優化程序算法或者進行加速。

sy: 內核系統進程執行時間百分比(system?time)

注意：sy的值高時，說明系統內核消耗的CPU資源多，這并不是良性表現，我們應該檢查原因。

wa: IO等待時間百分比

注意：wa的值高時，說明IO等待比較嚴重，這可能由于磁盤大量作隨機訪問造成，也有可能磁盤出現瓶頸（塊操作）。

id: 空閑時間百分比

例子2：顯示活躍和非活躍內存

使用-a選項顯示活躍和非活躍內存時，所顯示的內容除增加inact和active外，其他顯示內容與例子1相同。

字段說明：

Memory（內存）：

inact: 非活躍內存大小（當使用-a選項時顯示）
active: 活躍的內存大小（當使用-a選項時顯示）

總結：

目前說來，對于服務器監控有用處的度量主要有：

r（運行隊列）
pi（頁導入）
us（用戶CPU）
sy（系統CPU）
id（空閑）
注意：如果r經常大于4 ，且id經常少于40，表示cpu的負荷很重。如果bi，bo 長期不等于0，表示內存不足。

通過VMSTAT識別CPU瓶頸：
r（運行隊列）展示了正在執行和等待CPU資源的任務個數。當這個值超過了CPU數目，就會出現CPU瓶頸了。

Linux下查看CPU核心數的命令：
cat /proc/cpuinfo|grep processor|wc -l

當r值超過了CPU個數，就會出現CPU瓶頸，解決辦法大體幾種：

1. 最簡單的就是增加CPU個數和核數
2. 通過調整任務執行時間，如大任務放到系統不繁忙的情況下進行執行，進爾平衡系統任務
3. 調整已有任務的優先級

通過vmstat識別CPU滿負荷：

首先需要聲明一點的是，vmstat中CPU的度量是百分比的。當us＋sy的值接近100的時候，表示CPU正在接近滿負荷工作。但要注意的是，CPU 滿負荷工作并不能說明什么，Linux總是試圖要CPU盡可能的繁忙，使得任務的吞吐量最大化。唯一能夠確定CPU瓶頸的還是r（運行隊列）的值。

總結就是：

r,b是看cpu是否夠用或者IO是否頻繁

swap: so, si 是看內存是否夠用，是否需要頻繁換入換出。內存夠用的時候，長期為0

io:bi,bo是看讀寫是否頻繁

linux/unix平臺下查看總的磁盤IO情況的工具很多，其中最為常用的優秀工具是iostat。該工具是sysstat工具包里的一個工具，但iostat在針對每個進程或線程的具體IO使用情況時顯的很無力。在這邊方面iotop就顯的很靈活，iotop的顯示方式上繼承了經典工具top的顯示界面。

Iotop 使用 Python 語言編寫而成，要求 Python 2.5（及以上版本）和 Linux kernel 2.6.20（及以上版本）。在centos/redhat/ubuntu平臺下我們都可以很方便的在源里找到相應的包。

安裝方式為:

yum -y install iotop 和 sudo apt-get install iotop

當然也可以選擇源碼包安裝。其官方主頁為：http://guichaz.free.fr/iotop/? （該站還有其他幾個不錯的python寫的工具。）

啰嗦了半天，上個圖先：

?其參數有以下幾個：

用法 iotop -參數

–version 查看版本信息的

-h, –help 查看幫助信息的

-o, –only 只顯示在劃硬盤的程序
-b, –batch 批量處理 用來記錄日志的

-n NUM? 設定循環幾次

-d SEC, –delay=SEC? 設定顯示時間間隔

其中按 r 是反順序排列，按 o 為動態切換，按q退出。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的io监控的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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