1.如何判斷CPU、內(nèi)存、磁盤的瓶頸？

CPU瓶頸

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1) 查看CPU利用率。建議CPU指標(biāo)如下

　　a) User Time：65%～70%

　　b) System Time：30%～35%

　　c) Idle：0%～5%

　　如果us,sy高于這個(gè)指標(biāo)可以判斷CPU有瓶頸

　　使用top查看

　　查看運(yùn)行隊(duì)列

　　每個(gè)CPU都會(huì)維持一個(gè)運(yùn)行隊(duì)列，理想情況下，調(diào)度器會(huì)不斷讓隊(duì)列中的進(jìn)程運(yùn)行。進(jìn)程不是處在sleep狀態(tài)就是run able狀態(tài)。如果CPU過載，就會(huì)出現(xiàn)調(diào)度器跟不上系統(tǒng)的要求，導(dǎo)致可運(yùn)行的進(jìn)程會(huì)填滿隊(duì)列。隊(duì)列愈大，程序執(zhí)行時(shí)間就愈長?！發(fā)oad”用來表示運(yùn)行隊(duì)列，用top 命令我們可以看到CPU一分鐘，5分鐘和15分鐘內(nèi)的運(yùn)行隊(duì)列的大小。這個(gè)值越大表明系統(tǒng)負(fù)荷越大。用uptime得到的3個(gè)負(fù)載值除以邏輯CPU數(shù)，如果3個(gè)結(jié)果值均>1，則表示CPU過載。

　　使用top或者uptime查看

　　查看上下文切換

　　每個(gè)CPU（或多核CPU中每個(gè)核心）在同一時(shí)間只能執(zhí)行一個(gè)線程，Linux采用搶占式調(diào)度。即為每個(gè)線程分配一定的執(zhí)行時(shí)間，當(dāng)?shù)竭_(dá)執(zhí)行時(shí)間，線程中有IO阻塞或高優(yōu)先級線程要執(zhí)行時(shí)，Linux將切換執(zhí)行的線程，在切換時(shí)要存儲(chǔ)目前線程的執(zhí)行狀態(tài)，并恢復(fù)要執(zhí)行的線程狀態(tài)，這個(gè)過程稱之為上下文切換。對于java應(yīng)用，典型的是在進(jìn)行文件IO操作，網(wǎng)絡(luò)IO操作，鎖等待或線程sleep時(shí)，當(dāng)前線程會(huì)進(jìn)入阻塞或者休眠狀態(tài)，從而觸發(fā)上下文切換，上下文切換過多會(huì)造成內(nèi)核占用過多的CPU使用，使得應(yīng)用的響應(yīng)速度下降。

　　使用vmstat查看cs

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結(jié)論

檢查system的運(yùn)行隊(duì)列,以及確定不要超出每個(gè)處理器3個(gè)可運(yùn)行狀態(tài)線程的限制.

　　確定CPU 利用率中user/system比例維持在70/30

　　當(dāng)CPU 開銷更多的時(shí)間在system mode,那就說明已經(jīng)超負(fù)荷并且應(yīng)該嘗試重新調(diào)度優(yōu)先級

　　當(dāng)I/O 處理得到增長,CPU 范疇的應(yīng)用處理將受到影響

　　ps:對于JAVA應(yīng)用，CPU瓶頸可以通過jprofiler監(jiān)控分析

內(nèi)存瓶頸

　 1.查看利用率(free)

　　used:已使用多大。

　　free:可用有多少。

　　Shared:多個(gè)進(jìn)程共享的內(nèi)存總額。

　　Buffers/cached:磁盤緩存的大小。

　　2.查看頁交換，swap交換（po,pi,so,si），磁盤IO(vmstat)

　　si: 每秒從交換區(qū)寫到內(nèi)存的大小

　　so: 每秒寫入交換區(qū)的內(nèi)存大小

　　page in :分頁(Page)從磁盤重新回到內(nèi)存的過程被稱作Page-In

　　page out : 分頁(Page)寫入磁盤的過程被稱作Page-Out

　　另外在進(jìn)行頁交換的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生磁盤IO，還需注意bi,bo

　　Bo 磁盤塊頁面從內(nèi)存到文件或交換設(shè)備的總額

　　Bi 磁盤塊頁面從文件或交換設(shè)備到內(nèi)存的總額

　　3.page fault（pidstat -r，sar -B )

　　minflt/s: 每秒次缺頁錯(cuò)誤次數(shù)(minor page faults)，次缺頁錯(cuò)誤次數(shù)意即虛擬內(nèi)存地址映射成物理內(nèi)存地址產(chǎn)生的page fault次數(shù)

　　majflt/s: 每秒主缺頁錯(cuò)誤次數(shù)(major page faults)，當(dāng)虛擬內(nèi)存地址映射成物理內(nèi)存地址時(shí)，相應(yīng)的page在swap中，這樣的page fault為major page fault，一般在內(nèi)存使用緊張時(shí)產(chǎn)生

　　其中sar -B中fault/s表示每秒鐘minflt，majflt的和。

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結(jié)論

　　監(jiān)控虛擬內(nèi)存性能由以下幾個(gè)部分組成：

　　1.當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)較少的頁錯(cuò)誤,獲得最好的響應(yīng)時(shí)間,是因?yàn)閙emory caches(譯注:內(nèi)存高速緩存)比disk caches更快(譯注:磁盤高速緩存).

　　2.較少的空閑內(nèi)存,是件好事情,那意味著緩存的使用更有效率.除非在不斷的寫入swap device和disk.

　　3.如果系統(tǒng)不斷報(bào)告,swap device總是繁忙中,那就意味著內(nèi)存已經(jīng)不足,需要升級了.

　　zee：

　　如果用做緩沖區(qū)（buff）和快速緩存（Cache）的物理內(nèi)存不斷地增加，而空閑的物理內(nèi)存（free）不斷地減少，證明系統(tǒng)中運(yùn)行的進(jìn)程正在不斷地消耗物理內(nèi)存。

　　已經(jīng)使用的虛擬內(nèi)存（swpd）不斷增加，而且存在著大量的頁面交換（si和so），證明物理內(nèi)存已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)需求，系統(tǒng)必須把物理內(nèi)存的頁面交換到磁盤中去。

　　由此可以得到這樣的結(jié)論：該主機(jī)上的物理內(nèi)存已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)運(yùn)行的需要，內(nèi)存已成為該系統(tǒng)性能的一個(gè)瓶頸。

　　ps:對于java程序，內(nèi)存瓶頸可以通過heap dump后使用mat分析

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磁盤瓶頸

　　iostat查看IO信息。如果 %util 接近 100%，說明產(chǎn)生的I/O請求太多，I/O系統(tǒng)已經(jīng)滿負(fù)荷，該磁盤可能存在瓶頸。

　　另外還需要注意iowait這個(gè)值，iowait 值高就意味著磁盤緩慢或負(fù)載過大。還有不要信任svctm這個(gè)字段。

　　監(jiān)控swap 和系統(tǒng)分區(qū),要確保virtual memory不是文件系統(tǒng)I/O 的瓶頸.

　　ps:磁盤瓶頸可以通過pidstat -d 定位程序

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2.如何理解CPU、內(nèi)存、磁盤的關(guān)系？

　　這些子系統(tǒng)之間關(guān)系是彼此聯(lián)系，相互彼此依賴的

　　1.對于進(jìn)程來說，數(shù)據(jù)是存放在內(nèi)存中的，進(jìn)程的運(yùn)行需要使用CPU，進(jìn)程讀寫數(shù)據(jù)需要跟磁盤打交道。

　　2.當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)需要跟磁盤進(jìn)行頁(page)交換，swap交換，從而產(chǎn)生磁盤IO。po,so釋放物理內(nèi)存，pi,si增加物理內(nèi)存使用。交換分頁的過程需要占用cpu時(shí)間。 (內(nèi)存占用過高)

　　3.當(dāng)磁盤IO負(fù)載過高時(shí)，需要監(jiān)控swap和系統(tǒng)分區(qū)，要確保virtual memory不是文件系統(tǒng)I/O 的瓶頸。磁盤的相當(dāng)慢的，當(dāng)iowait 增長,表示CPU花費(fèi)大量的時(shí)間在等待磁盤IO，此時(shí)CPU Bound的應(yīng)用處理將受到影響（磁盤IO過高）

　　3.如何理解paging in / paging out ?

　　在Linux內(nèi)存管理中，主要是通過“調(diào)頁P(yáng)aging”和“交換Swapping”來完成上述的內(nèi)存調(diào)度。調(diào)頁算法是將內(nèi)存中最近不常使用的頁面換到磁盤上，把活動(dòng)頁面保留在內(nèi)存中供進(jìn)程使用。交換技術(shù)是將整個(gè)進(jìn)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(nèi)存的過程被稱作Page-In。當(dāng)內(nèi)核需要一個(gè)分頁時(shí)，但發(fā)現(xiàn)此分頁不在物理內(nèi)存中(因?yàn)橐呀?jīng)被Page-Out了)，此時(shí)就發(fā)生了分頁錯(cuò)誤（Page Fault）。

　　當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)核發(fā)現(xiàn)可運(yùn)行內(nèi)存變少時(shí)，就會(huì)通過Page-Out來釋放一部分物理內(nèi)存。經(jīng)管Page-Out不是經(jīng)常發(fā)生，但是如果Page-out頻繁不斷的發(fā)生，直到當(dāng)內(nèi)核管理分頁的時(shí)間超過運(yùn)行程式的時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)效能會(huì)急劇下降。這時(shí)的系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行非常慢或進(jìn)入暫停狀態(tài)，這種狀態(tài)亦被稱作thrashing(顛簸)。

　　可以通過vmstat -s 查看 paged in/out 數(shù)量

　　4.如何監(jiān)控操作系統(tǒng)的資源？

　　CPU監(jiān)控：top(利用率)， uptime(運(yùn)行隊(duì)列數(shù))， vmstat(上下文切換數(shù))， jprofile(方法占用cpu時(shí)間百分比)

　　內(nèi)存監(jiān)控:top， free(利用率)， vmstat(page和swap交換)， pidstat -r和sar -B(page fault)， jmap -heap(堆dump)， mat和jprofiler(查看對象)

　　磁盤監(jiān)控：iostat(%util)， top(iowait%)， pidstat -d

　　網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控：netstat(連接數(shù))， nethogs(流量)， wireshark和tcpdump(抓包)

　　JVM監(jiān)控：jstat(gc)， jmap(堆dump)， jstack(線程dump)， jprofiler和visualvm(剖析工具)

　　nmon(長時(shí)間全局收集數(shù)據(jù))

　 5.如何理解上下文切換（context switch）?

　　每個(gè)CPU（或多核CPU中每個(gè)核心）在同一時(shí)間只能執(zhí)行一個(gè)線程，Linux采用搶占式調(diào)度。即為每個(gè)線程分配一定的執(zhí)行時(shí)間，當(dāng)?shù)竭_(dá)執(zhí)行時(shí)間，線程中有IO阻塞或高優(yōu)先級線程要執(zhí)行時(shí)，Linux將切換執(zhí)行的線程，在切換時(shí)要存儲(chǔ)目前線程的執(zhí)行狀態(tài)，并恢復(fù)要執(zhí)行的線程狀態(tài)，這個(gè)過程稱之為上下文切換。對于java應(yīng)用，典型的是在進(jìn)行文件IO操作，網(wǎng)絡(luò)IO操作，鎖等待或線程sleep時(shí)，當(dāng)前線程會(huì)進(jìn)入阻塞或者休眠狀態(tài)，從而觸發(fā)上下文切換，上下文切換過多會(huì)造成內(nèi)核占用過多的CPU使用，使得應(yīng)用的響應(yīng)速度下降。

　　vmstat其中cs那一列

　　7.如何理解磁盤IO？

　　磁盤IO速度是非常慢的，linux內(nèi)核就是要盡量降低IO

　　內(nèi)存不足時(shí)會(huì)進(jìn)行頁交換，產(chǎn)生磁盤IO

　　CPU Bound類型應(yīng)用，當(dāng)磁盤IO過多，iowait過大時(shí)會(huì)影響性能。

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參考資料：https://blog.csdn.net/xihuanyuye/article/details/81740183

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/wx170119/p/11579234.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的如何判断CPU、内存、磁盘的性能瓶颈？的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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