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一、影響Linux服務器性能的因素
1. 操作系統級
- CPU
- 內存
- 磁盤I/O帶寬
- 網絡I/O帶寬
2. 程序應用級
二、系統性能評估標準
影響性能因素
影響性能因素 評判標準 好 壞 糟糕 CPU user% + sys%< 70% user% + sys%= 85% user% + sys% >=90% 內存 Swap In(si)＝0 Swap Out(so)＝0
Per CPU with 10 page/s More Swap In & Swap Out 磁盤 iowait % < 20% iowait % =35% iowait % >= 50% 其中：
%user：表示CPU處在用戶模式下的時間百分比。
%sys：表示CPU處在系統模式下的時間百分比。
%iowait：表示CPU等待輸入輸出完成時間的百分比。
swap in：即si，表示虛擬內存的頁導入，即從SWAP DISK交換到RAM
swap out：即so，表示虛擬內存的頁導出，即從RAM交換到SWAP DISK。
三、系統性能分析工具
1.常用系統命令
Vmstat、sar、iostat、netstat、free、ps、top等
2.常用組合方式
o 用vmstat、sar、iostat檢測是否是CPU瓶頸
o 用free、vmstat檢測是否是內存瓶頸
o 用iostat檢測是否是磁盤I/O瓶頸
o 用netstat檢測是否是網絡帶寬瓶頸
四、Linux性能評估與優化
1. 系統整體性能評估(uptime命令)
[root@server ~]# uptime
16:38:00 up 118 days, 3:01, 5 users, load average: 1.22, 1.02, 0.91
這裏需要注意的是：load average這個輸出值，這三個值的大小一般不能大於系統CPU的個數，例如，本輸出中系統有8個CPU,如果load average的三個值長期大於8時，說明CPU很繁忙，負載很高，可能會影響系統性能，但是偶爾大於8時，倒不用擔心，一般不會影響系統性能。相反，如 果load average的輸出值小於CPU的個數，則表示CPU還有空閒的時間片，比如本例中的輸出，CPU是非常空閒的。
2. CPU性能評估
(1)利用vmstat命令監控系統CPU
該命令可以顯示關於系統各種資源之間相關性能的簡要信息，這裏我們主要用它來看CPU一個負載情況。
下面是vmstat命令在某個系統的輸出結果：
[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
- Procs
r列表示運行和等待cpu時間片的進程數，這個值如果長期大於系統CPU的個數，說明CPU不足，需要增加CPU。
b列表示在等待資源的進程數，比如正在等待I/O、或者內存交換等。
- Cpu
us列顯示了用戶進程消耗的CPU 時間百分比。us的值比較高時，說明用戶進程消耗的cpu時間多，但是如果長期大於50%，就需要考慮優化程序或算法。
sy列顯示了內核進程消耗的CPU時間百分比。Sy的值較高時，說明內核消耗的CPU資源很多。
根據經驗，us+sy的參考值爲80%，如果us+sy大於 80%說明可能存在CPU資源不足。
(2)利用sar命令監控系統CPU
sar功能很強大，可以對系統的每個方面進行單獨的統計，但是使用sar命令會增加系統開銷，不過這些開銷是可以評估的，對系統的統計結果不會有很大影響。
下面是sar命令對某個系統的CPU統計輸出：
[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 90.08 0.00 0.13 0.16 0.00 9.63
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
對上面每項的輸出解釋如下：
- %user列顯示了用戶進程消耗的CPU 時間百分比。
- %nice列顯示了運行正常進程所消耗的CPU 時間百分比。
- %system列顯示了系統進程消耗的CPU時間百分比。
- %iowait列顯示了IO等待所佔用的CPU時間百分比
- %steal列顯示了在內存相對緊張的環境下pagein強制對不同的頁面進行的steal操作 。
- %idle列顯示了CPU處在空閒狀態的時間百分比。
問題
1.你是否遇到過系統CPU整體利用率不高，而應用緩慢的現象？
在一個多CPU的系統中，如果程序使用了單線程，會出現這麼一個現象，CPU的整體使用率不高，但是系統應用卻響應緩慢，這可能是由於程序使用單線程的原 因，單線程只使用一個CPU，導致這個CPU佔用率爲100%，無法處理其它請求，而其它的CPU卻閒置，這就導致了整體CPU使用率不高，而應用緩慢現 象的發生。
3. 內存性能評估
(1)利用free指令監控內存
free是監控linux內存使用狀況最常用的指令，看下面的一個輸出：
[root@webserver ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 8111 7185 926 0 243 6299
-/+ buffers/cache: 643 7468
Swap: 8189 0 8189
一般有這樣一個經驗公式：應用程序可用內存/系統物理內存>70%時，表示系統內存資源非常充足，不影響系統性能，應用程序可用內存/系統物理內 存<20%時，表示系統內存資源緊缺，需要增加系統內存，20%<應用程序可用內存/系統物理內存<70%時，表示系統內存資源基本能 滿足應用需求，暫時不影響系統性能。
(2)利用vmstat命令監控內存
[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
- memory
swpd列表示切換到內存交換區的內存數量(以k爲單位)。如果swpd的值不爲0，或者比較大，只要si、so的值長期爲0，這種情況下一般不用擔心，不會影響系統性能。
free列表示當前空閒的物理內存數量(以k爲單位)
buff列表示buffers cache的內存數量，一般對塊設備的讀寫才需要緩衝。
cache列表示page cached的內存數量，一般作爲文件系統cached，頻繁訪問的文件都會被cached，如果cache值較大，說明cached的文件數較多，如果此時IO中bi比較小，說明文件系統效率比較好。
- swap
si列表示由磁盤調入內存，也就是內存進入內存交換區的數量。
so列表示由內存調入磁盤，也就是內存交換區進入內存的數量。
一般情況下，si、so的值都爲0，如果si、so的值長期不爲0，則表示系統內存不足。需要增加系統內存。
4.磁盤I/O性能評估
(1)磁盤存儲基礎
- 熟悉RAID存儲方式，可以根據應用的不同，選擇不同的RAID方式。
- 儘可能用內存的讀寫代替直接磁盤I/O，使頻繁訪問的文件或數據放入內存中進行操作處理，因爲內存讀寫操作比直接磁盤讀寫的效率要高千倍。
- 將經常進行讀寫的文件與長期不變的文件獨立出來，分別放置到不同的磁盤設備上。
- 對於寫操作頻繁的數據，可以考慮使用裸設備代替文件系統。
使用裸設備的優點有：
- 數據可以直接讀寫，不需要經過操作系統級的緩存，節省了內存資源，避免了內存資源爭用。
- 避免了文件系統級的維護開銷，比如文件系統需要維護超級塊、I-node等。
- 避免了操作系統的cache預讀功能，減少了I/O請求。
使用裸設備的缺點是：
- 數據管理、空間管理不靈活，需要很專業的人來操作。
(2)利用iostat評估磁盤性能
[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
對上面每項的輸出解釋如下：
- Blk_read/s表示每秒讀取的數據塊數。
- Blk_wrtn/s表示每秒寫入的數據塊數。
- Blk_read表示讀取的所有塊數。
- Blk_wrtn表示寫入的所有塊數。
- 可 以通過Blk_read/s和Blk_wrtn/s的值對磁盤的讀寫性能有一個基本的瞭解，如果Blk_wrtn/s值很大，表示磁盤的寫操作很頻繁，可 以考慮優化磁盤或者優化程序，如果Blk_read/s值很大，表示磁盤直接讀取操作很多，可以將讀取的數據放入內存中進行操作。
- 對於這兩個選項的值沒有一個固定的大小，根據系統應用的不同，會有不同的值，但是有一個規則還是可以遵循的：長期的、超大的數據讀寫，肯定是不正常的，這種情況一定會影響系統性能。
(3)利用sar評估磁盤性能
通過“sar -d”組合，可以對系統的磁盤IO做一個基本的統計，請看下面的一個輸出：
[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 0.0011:09:35 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 0.0011:09:37 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 0.05Average: 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
需要關注的幾個參數含義：- await表示平均每次設備I/O操作的等待時間（以毫秒爲單位）。
- svctm表示平均每次設備I/O操作的服務時間（以毫秒爲單位）。
- %util表示一秒中有百分之幾的時間用於I/O操作。
對以磁盤IO性能，一般有如下評判標準：
正常情況下svctm應該是小於await值的，而svctm的大小和磁盤性能有關，CPU、內存的負荷也會對svctm值造成影響，過多的請求也會間接的導致svctm值的增加。
await值的大小一般取決與svctm的值和I/O隊列長度以及I/O請求模式，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的值遠高於svctm的值，則表示I/O隊列等待太長，系統上運行的應用程序將變慢，此時可以通過更換更快的硬盤來解決問題。
%util項的值也是衡量磁盤I/O的一個重要指標，如果%util接近100%，表示磁盤產生的I/O請求太多，I/O系統已經滿負荷的在工作，該磁盤可能存在瓶頸。長期下去，勢必影響系統的性能，可以通過優化程序或者通過更換更高、更快的磁盤來解決此問題。5. 網絡性能評估
（1）通過ping命令檢測網絡的連通性
（2）通過netstat -i組合檢測網絡接口狀況
（3）通過netstat -r組合檢測系統的路由表信息
（4）通過sar -n組合顯示系統的網絡運行狀態==================================================
轉註： 上面雖然寫了一些標準，不過我們的判定方法還稍有差別，例如CPU 利用率一般小於75%，load於CPU核數，內存利用率小於80%,即可。對於web應用，還有幾個判斷維度，錯誤率和超時率都必須要小於萬分之一。