linux性能调试之vmstat分析

1.性能分析的目的

1）找出系统性能瓶颈（包括硬件瓶颈和软件瓶颈）；
2）提供性能优化的方案（升级硬件？改进系统系统结构？）；
3）达到合理的硬件和软件配置；
4）使系统资源使用达到最大的平衡。（一般情况下系统良好运行的时候恰恰各项资源达到了一个平衡体，任何一项资源的过渡使用都会造成平衡体系破坏，从而造成系统负载极高或者响应迟缓。比如CPU过渡使用会造成大量进程等待CPU资源，系统响应变慢，等待会造成进程数增加，进程增加又会造成内存使用增加，内存耗尽又会造成虚拟内存使用，使用虚拟内存又会造成磁盘IO增加和CPU开销增加）

2.影响性能的因素
1）CPU（cpu的速度与性能很大一部分决定了系统整体的性能，是否使用SMP）
2）内存（物理内存不够时会使用交换内存，使用swap会带来磁盘I0和cpu的开销）
3）硬盘（存储系统）
a.Raid技术使用（RAID0, RAID1, RAID5, RAID0+1）
b.小文件读写瓶颈是磁盘的寻址（tps），大文件读写的性能瓶颈是带宽
c.Linux可以利用空闲内存作文件系统访问的cache，因此系统内存越大存储系统的性能也越好
4）网络带宽。

3.性能分析的步骤
1)对资源的使用状况进行长期的监控和数据采集（nagios、cacti）
2）使用常见的性能分析工具（vmstat、top、free、iostat等)
3）经验积累
a.应用程序设计的缺陷和数据库查询的滥用最有可能导致性能问题
b.性能瓶颈可能是因为程序差/内存不足/磁盘瓶颈，但最终表现出的结果就是CPU耗尽，系统负载极高，响应迟缓，甚至暂时失去响应
c.物理内存不够时会使用交换内存，使用swap会带来磁盘I0和cpu的开销
d.可能造成cpu瓶颈的问题：频繁执Perl，php，java程序生成动态web；数据库查询大量的where子句、order by/group by排序……
e.可能造成内存瓶颈问题：高并发用户访问、系统进程多，java内存泄露……
f.可能造成磁盘IO瓶颈问题：生成cache文件，数据库频繁更新，或者查询大表……

4.vmstat详细介绍

vmstat：用于监控、显示系统运行过程中的虚拟内存/CPU/磁盘状态。

简单示例（时间间隔2s，监控2次）：

重要字段解释：

r 表示运行队列(等待运行的进程数)

b 表示阻塞的进程

swpd 虚拟内存已使用的大小

free   空闲的物理内存的大小，我的机器内存总共8G，剩余3415M。

in 每秒CPU的中断次数，包括时间中断

cs 每秒上下文切换次数，比如系统调用，线程的切换。上下文切换次数过多表示你的CPU大部分浪费在上下文切换，导致CPU干正经事的时间少了，CPU没有充分利用，是不可取的。

us 用户CPU时间。

sy 系统CPU时间，如果太高，表示系统调用时间长，例如是IO操作频繁。

id  空闲 CPU时间，一般来说，id + us + sy = 100。

wt 等待IO CPU时间。

典型的问题现象：

1.CPU问题
a.procs.r持续有值，且大于系统CPU数量，则认为系统不足以支撑当前的负载（因为一直有进程在等待运行），可能是软件实现问题或者需要升级硬件系统
b.cpu.id持续为0,表示CPU持续忙，需要根据cpu.sy,cpu.us继续查找原因
c.cpu.sy,cpu.us持续高，且cpu.sy大于cpu.us表示系统频繁在内核态执行，可能存在频繁的或较多的系统调用或者IO访问
2.内存问题
a.memory.swpd数值持续有值，说明系统内存不足且使用了虚拟内存，需要加大内存。

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