Linux系统性能调优之性能分析

性能调优的第一步是性能分析,下面从性能分析着手进行一些介绍,尤其对Linux性能分析工具vmstat的用法和实践进行详细介绍。

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是一个很全面的性能分析工具,可以观察到系统的进程状态、内存使用、虚拟内存使用、磁盘的IO、中断、上下文切换、CPU使用等。对于 Linux 的性能分析,100%理解 vmstat 输出内容的含义,并能灵活应用,那对系统性能分析的能力就算是基本掌握了。

下面是vmstat命令的输出结果:

对输出解释如下:

1)procs

a.r列表示运行和等待CPU时间片的进程数,这个值如果长期大于系统CPU个数,就说明CPU资源不足,可以考虑增加CPU;

b.b列表示在等待资源的进程数,比如正在等待I/O或者内存交换等。

2)memory

a.swpd列表示切换到内存交换区的内存数量(以KB为单位)。如果swpd的值不为0或者比较大,而且si、so的值长期为0,那么这种情况一般不用担心,不会影响系统性能;

b.free列表示当前空闲的物理内存数量(以KB为单位);

c.buff列表示buffers cache的内存数量,一般对块设备的读写才需要缓冲;

d.cache列表示page cached的内存数量,一般作文件系统的cached,频繁访问的文件都会被cached。如果cached值较大,就说明cached文件数较多。如果此时IO中的bi比较小,就说明文件系统效率比较好。

3)swap

a.si列表示由磁盘调入内存,也就是内存进入内存交换区的数量;

b.so列表示由内存调入磁盘,也就是内存交换区进入内存的数量

c.一般情况下,si、so的值都为0,如果si、so的值长期不为0,则表示系统内存不足,需要考虑是否增加系统内存。

4)IO

a.bi列表示从块设备读入的数据总量(即读磁盘,单位KB/秒)

b.bo列表示写入到块设备的数据总量(即写磁盘,单位KB/秒)

这里设置的bi+bo参考值为1000,如果超过1000,而且wa值比较大,则表示系统磁盘IO性能瓶颈。

5)system

a.in列表示在某一时间间隔中观察到的每秒设备中断数;

b.cs列表示每秒产生的上下文切换次数。

上面这两个值越大,会看到内核消耗的CPU时间就越多。

6)CPU

a.us列显示了用户进程消耗CPU的时间百分比。us的值比较高时,说明用户进程消耗的CPU时间多,如果长期大于50%,需要考虑优化程序啥的。

b.sy列显示了内核进程消耗CPU的时间百分比。sy的值比较高时,就说明内核消耗的CPU时间多;如果us+sy超过80%,就说明CPU的资源存在不足。

c.id列显示了CPU处在空闲状态的时间百分比;

d.wa列表示IO等待所占的CPU时间百分比。wa值越高,说明IO等待越严重。如果wa值超过20%,说明IO等待严重。

e.st列一般不关注,虚拟机占用的时间百分比。 (Linux 2.6.11)

原文:http://blog.chinaunix.net/uid-24020646-id-1992032.html


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