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老牌運(yùn)維教你如何快速分析Linux服務(wù)器的性能問(wèn)題

作為一名linux系統(tǒng)運(yùn)維人員，最主要的工作是優(yōu)化系統(tǒng)配置，使應(yīng)用在系統(tǒng)上以最優(yōu)的狀態(tài)運(yùn)行，但是由于硬件問(wèn)題、軟件問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等的復(fù)雜性和多變性，導(dǎo)致對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化變得異常復(fù)雜，如何定位性能問(wèn)題出在哪個(gè)方面，是性能優(yōu)化的一大難題，本章從系統(tǒng)入手，重點(diǎn)講述由于系統(tǒng)軟、硬件配置不當(dāng)可能造成的性能問(wèn)題，并且給出了檢測(cè)系統(tǒng)故障和優(yōu)化性能的一般方法和流程。

1 cpu性能評(píng)估

Cpu是影響Linux性能的主要因素之一，下面先介紹幾個(gè)查看CPU性能的命令。

1.1 vmstat命令

該命令可以顯示關(guān)于系統(tǒng)各種資源之間相關(guān)性能的簡(jiǎn)要信息，這里我們主要用它來(lái)看CPU的一個(gè)負(fù)載情況。

下面是vmstat命令在某個(gè)系統(tǒng)的輸出結(jié)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

對(duì)上面每項(xiàng)的輸出解釋如下：

 
 
 
  
  
  ? procs 
  
  
   
  
  
  ? r列表示運(yùn)行和等待cpu時(shí)間片的進(jìn)程數(shù)，這個(gè)值如果長(zhǎng)期大于系統(tǒng)CPU的個(gè)數(shù)，說(shuō)明CPU不足，需要增加CPU。 
  
  
   
  
  
  ? b列表示在等待資源的進(jìn)程數(shù)，比如正在等待I/O、或者內(nèi)存交換等。 
  
  
   
  
  
  ? memory 
  
  
   
  
  
  ? swpd列表示切換到內(nèi)存交換區(qū)的內(nèi)存數(shù)量（以k為單位）。如果swpd的值不為0，或者比較大，只要si、so的值長(zhǎng)期為0，這種情況下一般不用擔(dān)心，不會(huì)影響系統(tǒng)性能。 
  
  
   
  
  
  ? free列表示當(dāng)前空閑的物理內(nèi)存數(shù)量（以k為單位） 
  
  
   
  
  
  ? buff列表示buffers cache的內(nèi)存數(shù)量，一般對(duì)塊設(shè)備的讀寫才需要緩沖。 
  
  
   
  
  
  ? cache列表示page cached的內(nèi)存數(shù)量，一般作為文件系統(tǒng)cached，頻繁訪問(wèn)的文件都會(huì)被cached，如果cache值較大，說(shuō)明cached的文件數(shù)較多，如果此時(shí)IO中bi比較小，說(shuō)明文件系統(tǒng)效率比較好。 
  
  
   
  
  
  ? swap 
  
  
   
  
  
  ? si列表示由磁盤調(diào)入內(nèi)存，也就是內(nèi)存進(jìn)入內(nèi)存交換區(qū)的數(shù)量。 
  
  
   
  
  
  ? so列表示由內(nèi)存調(diào)入磁盤，也就是內(nèi)存交換區(qū)進(jìn)入內(nèi)存的數(shù)量。

一般情況下，si、so的值都為0，如果si、so的值長(zhǎng)期不為0，則表示系統(tǒng)內(nèi)存不足。需要增加系統(tǒng)內(nèi)存。

 
 
 
  
  
  ? IO項(xiàng)顯示磁盤讀寫狀況 
  
  
   
  
  
  ? Bi列表示從塊設(shè)備讀入數(shù)據(jù)的總量（即讀磁盤）（每秒kb）。 
  
  
   
  
  
  ? Bo列表示寫入到塊設(shè)備的數(shù)據(jù)總量（即寫磁盤）（每秒kb）

這里我們?cè)O(shè)置的bi+bo參考值為1000，如果超過(guò)1000，而且wa值較大，則表示系統(tǒng)磁盤IO有問(wèn)題，應(yīng)該考慮提高磁盤的讀寫性能。

 
 
 
  
  
  ? system 顯示采集間隔內(nèi)發(fā)生的中斷數(shù) 
  
  
  ? in列表示在某一時(shí)間間隔中觀測(cè)到的每秒設(shè)備中斷數(shù)。 
  
  
  ? cs列表示每秒產(chǎn)生的上下文切換次數(shù)。

上面這2個(gè)值越大，會(huì)看到由內(nèi)核消耗的CPU時(shí)間會(huì)越多。

 
 
 
  
  
  ? CPU項(xiàng)顯示了CPU的使用狀態(tài)，此列是我們關(guān)注的重點(diǎn)。 
  
  
  ? us列顯示了用戶進(jìn)程消耗的CPU 時(shí)間百分比。us的值比較高時(shí)，說(shuō)明用戶進(jìn)程消耗的cpu時(shí)間多，但是如果長(zhǎng)期大于50%，就需要考慮優(yōu)化程序或算法。 
  
  
  ? sy列顯示了內(nèi)核進(jìn)程消耗的CPU時(shí)間百分比。Sy的值較高時(shí)，說(shuō)明內(nèi)核消耗的CPU資源很多。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，us+sy的參考值為80%，如果us+sy大于 80%說(shuō)明可能存在CPU資源不足。

 
 
 
  
  
  ? id 列顯示了CPU處在空閑狀態(tài)的時(shí)間百分比。 
  
  
  ? wa列顯示了IO等待所占用的CPU時(shí)間百分比。wa值越高，說(shuō)明IO等待越嚴(yán)重，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，wa的參考值為20%，如果wa超過(guò)20%，說(shuō)明IO等待嚴(yán)重，引起IO等待的原因可能是磁盤大量隨機(jī)讀寫造成的，也可能是磁盤或者磁盤控制器的帶寬瓶頸造成的（主要是塊操作）。

綜上所述，在對(duì)CPU的評(píng)估中，需要重點(diǎn)注意的是procs項(xiàng)r列的值和CPU項(xiàng)中us、sy和id列的值。

1.2 sar命令

檢查CPU性能的第二個(gè)工具是sar，sar功能很強(qiáng)大，可以對(duì)系統(tǒng)的每個(gè)方面進(jìn)行單獨(dú)的統(tǒng)計(jì)，但是使用sar命令會(huì)增加系統(tǒng)開銷，不過(guò)這些開銷是可以評(píng)估的，對(duì)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果不會(huì)有很大影響。

下面是sar命令對(duì)某個(gè)系統(tǒng)的CPU統(tǒng)計(jì)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 0.29 0.00 0.13 0.00 0.00 99.58 
  
  
  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(duì)上面每項(xiàng)的輸出解釋如下：

 
 
 
  
  
  ? %user列顯示了用戶進(jìn)程消耗的CPU 時(shí)間百分比。 
  
  
   
  
  
  ? %nice列顯示了運(yùn)行正常進(jìn)程所消耗的CPU 時(shí)間百分比。 
  
  
   
  
  
  ? %system列顯示了系統(tǒng)進(jìn)程消耗的CPU時(shí)間百分比。 
  
  
   
  
  
  ? %iowait列顯示了IO等待所占用的CPU時(shí)間百分比 
  
  
   
  
  
  ? %steal列顯示了在內(nèi)存相對(duì)緊張的環(huán)境下pagein強(qiáng)制對(duì)不同的頁(yè)面進(jìn)行的steal操作 。 
  
  
   
  
  
  ? %idle列顯示了CPU處在空閑狀態(tài)的時(shí)間百分比。

這個(gè)輸出是對(duì)系統(tǒng)整體CPU使用狀況的統(tǒng)計(jì)，每項(xiàng)的輸出都非常直觀，并且最后一行Average是個(gè)匯總行，是上面統(tǒng)計(jì)信息的一個(gè)平均值。

需要注意的一點(diǎn)是：第一行的統(tǒng)計(jì)信息中包含了sar本身的統(tǒng)計(jì)消耗，所以%user列的值會(huì)偏高一點(diǎn)，不過(guò)，這不會(huì)對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果產(chǎn)生多大影響。

在一個(gè)多CPU的系統(tǒng)中，如果程序使用了單線程，會(huì)出現(xiàn)這么一個(gè)現(xiàn)象，CPU的整體使用率不高，但是系統(tǒng)應(yīng)用卻響應(yīng)緩慢，這可能是由于程序使用單線程的原因，單線程只使用一個(gè)CPU，導(dǎo)致這個(gè)CPU占用率為100%，無(wú)法處理其它請(qǐng)求，而其它的CPU卻閑置，這就導(dǎo)致了整體CPU使用率不高，而應(yīng)用緩慢現(xiàn)象的發(fā)生。

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，可以對(duì)系統(tǒng)的每個(gè)CPU分開查詢，統(tǒng)計(jì)每個(gè)CPU的使用情況：

 
 
 
  
  
  [root@webserver ~]# sar -P 0 3 5 
  
  
  Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 11/29/2008 _i686_ (8 CPU) 
  
  
      06:29:33 PM CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle 
  
  
  06:29:36 PM 0 3.00 0.00 0.33 0.00 0.00 96.67 
  
  
  06:29:39 PM 0 0.67 0.00 0.33 0.00 0.00 99.00 
  
  
  06:29:42 PM 0 0.00 0.00 0.33 0.00 0.00 99.67 
  
  
  06:29:45 PM 0 0.67 0.00 0.33 0.00 0.00 99.00 
  
  
  06:29:48 PM 0 1.00 0.00 0.33 0.33 0.00 98.34 
  
  
  Average: 0 1.07 0.00 0.33 0.07 0.00 98.53

這個(gè)輸出是對(duì)系統(tǒng)的第一顆CPU的信息統(tǒng)計(jì)，需要注意的是，sar中對(duì)CPU的計(jì)數(shù)是從0開始的，因此，“sar -P 0 3 5”表示對(duì)系統(tǒng)的第一顆CPU進(jìn)行信息統(tǒng)計(jì)，“sar -P 4 3 5”則表示對(duì)系統(tǒng)的第五顆CPU進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。依次類推?？梢钥闯?，上面的系統(tǒng)有八顆CPU。

1.3 iostat命令

iostat指令主要用于統(tǒng)計(jì)磁盤IO狀態(tài)，但是也能查看CPU的使用信息，它的局限性是只能顯示系統(tǒng)所有CPU的平均信息，看下面的一個(gè)輸出：

 
 
 
  
  
  [root@webserver ~]# iostat -c 
  
  
  Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 11/29/2008 _i686_ (8 CPU) 
  
  
      avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle 
  
  
   2.52 0.00 0.30 0.24 0.00 96.96

在這里，我們使用了“-c”參數(shù)，只顯示系統(tǒng)CPU的統(tǒng)計(jì)信息，輸出中每項(xiàng)代表的含義與sar命令的輸出項(xiàng)完全相同，不再詳述。

1.4 uptime命令

uptime是監(jiān)控系統(tǒng)性能最常用的一個(gè)命令，主要用來(lái)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀況，輸出的信息依次為：系統(tǒng)現(xiàn)在的時(shí)間、系統(tǒng)從上次開機(jī)到現(xiàn)在運(yùn)行了多長(zhǎng)時(shí)間、系統(tǒng)目前有多少登陸用戶、系統(tǒng)在一分鐘內(nèi)、五分鐘內(nèi)、十五分鐘內(nèi)的平均負(fù)載。看下面的一個(gè)輸出：

 
 
 
  
  
  [root@webserver ~]# uptime 
  
  
   18:52:11 up 27 days, 19:44, 2 users, load average: 0.12, 0.08, 0.08

這里需要注意的是load average這個(gè)輸出值，這三個(gè)值的大小一般不能大于系統(tǒng)CPU的個(gè)數(shù)，例如，本輸出中系統(tǒng)有8個(gè)CPU,如果load average的三個(gè)值長(zhǎng)期大于8時(shí)，說(shuō)明CPU很繁忙，負(fù)載很高，可能會(huì)影響系統(tǒng)性能，但是偶爾大于8時(shí)，倒不用擔(dān)心，一般不會(huì)影響系統(tǒng)性能。相反，如果load average的輸出值小于CPU的個(gè)數(shù)，則表示CPU還有空閑的時(shí)間片，比如本例中的輸出，CPU是非?？臻e的。

1.5 本節(jié)小結(jié)

上面介紹了檢查CPU使用狀況的四個(gè)命令，通過(guò)這些命令需要了解的是：系統(tǒng)CPU是否出現(xiàn)性能瓶頸，也就是說(shuō)，以上這些命令只能查看CPU是否繁忙，負(fù)載是否過(guò)大，但是無(wú)法知道CPU為何負(fù)載過(guò)大，因而，判斷系統(tǒng)CPU出現(xiàn)問(wèn)題后，要結(jié)合top、ps等命令進(jìn)一步檢查是由那些進(jìn)程導(dǎo)致CPU負(fù)載過(guò)大的。引起CPU資源緊缺的原因可能是應(yīng)用程序不合理造成的，也可能是硬件資源匱乏引起的，所以，要具體問(wèn)題具體分析，或者優(yōu)化應(yīng)用程序，或者增加系統(tǒng)CPU資源。

2 內(nèi)存性能評(píng)估

內(nèi)存的管理和優(yōu)化是系統(tǒng)性能優(yōu)化的一個(gè)重要部分，內(nèi)存資源的充足與否直接影響應(yīng)用系統(tǒng)的使用性能，在進(jìn)行內(nèi)存優(yōu)化之前，一定要熟悉linux的內(nèi)存管理機(jī)制，這一點(diǎn)我們?cè)谇懊娴恼鹿?jié)已經(jīng)有深入講述，本節(jié)的重點(diǎn)是如何通過(guò)系統(tǒng)命令監(jiān)控linux系統(tǒng)的內(nèi)存使用狀況。

2.1 free 命令

free是監(jiān)控linux內(nèi)存使用狀況最常用的指令，看下面的一個(gè)輸出：

 
 
 
  
  
  [root@webserver ~]# free -m 
  
  
   total used free shared buffers cached 
  
  
  Mem: 8111 7185 925 0 243 6299 
  
  
  -/+ buffers/cache: 643 7468 
  
  
  Swap: 8189 0 8189

“free –m”表示以M為單位查看內(nèi)存使用情況，在這個(gè)輸出中，我們重點(diǎn)關(guān)注的應(yīng)該是free列與cached列的輸出值，由輸出可知，此系統(tǒng)共8G內(nèi)存，系統(tǒng)空閑內(nèi)存還有925M，其中，Buffer Cache占用了243M，Page Cache占用了6299M，由此可知系統(tǒng)緩存了很多的文件和目錄，而對(duì)于應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，可以使用的內(nèi)存還有7468M，當(dāng)然這個(gè)7468M包含了Buffer Cache和Page Cache的值。在swap項(xiàng)可以看出，交換分區(qū)還未使用。所以從應(yīng)用的角度來(lái)說(shuō)，此系統(tǒng)內(nèi)存資源還非常充足。

一般有這樣一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式：應(yīng)用程序可用內(nèi)存/系統(tǒng)物理內(nèi)存>70%時(shí)，表示系統(tǒng)內(nèi)存資源非常充足，不影響系統(tǒng)性能，應(yīng)用程序可用內(nèi)存/系統(tǒng)物理內(nèi)存<20%時(shí)，表示系統(tǒng)內(nèi)存資源緊缺，需要增加系統(tǒng)內(nèi)存，20%<應(yīng)用程序可用內(nèi)存/系統(tǒng)物理內(nèi)存<70%時(shí)，表示系統(tǒng)內(nèi)存資源基本能滿足應(yīng)用需求，暫時(shí)不影響系統(tǒng)性能。

free命令還可以適時(shí)的監(jiān)控內(nèi)存的使用狀況，使用“-s”參數(shù)可以在指定的時(shí)間段內(nèi)不間斷的監(jiān)控內(nèi)存的使用情況：

 
 
 
  
  
  [root@webserver ~]# free -b -s 5 
  
  
   total used free shared buffers cached 
  
  
  Mem: 8505901056 7528706048 977195008 0 260112384 6601158656 
  
  
  -/+ buffers/cache: 667435008 7838466048 
  
  
  Swap: 8587149312 163840 8586985472 
  
  
       total used free shared buffers cached 
  
  
  Mem: 8505901056 7526936576 978964480 0 260128768 6601142272 
  
  
  -/+ buffers/cache: 665665536 7840235520 
  
  
  Swap: 8587149312 163840 8586985472 
  
  
       total used free shared buffers cached 
  
  
  Mem: 8505901056 7523987456 981913600 0 260141056 6601129984 
  
  
  -/+ buffers/cache: 662716416 7843184640 
  
  
  Swap: 8587149312 163840 8586985472

其中，“-b”表示以千字節(jié)(也就是1024字節(jié)為單位)來(lái)顯示內(nèi)存使用情況。

2.2 通過(guò)watch與free相結(jié)合動(dòng)態(tài)監(jiān)控內(nèi)存狀況

watch是一個(gè)非常有用的命令，幾乎每個(gè)linux發(fā)行版都帶有這個(gè)工具，通過(guò)watch，可以動(dòng)態(tài)的監(jiān)控命令的運(yùn)行結(jié)果，省去手動(dòng)執(zhí)行的麻煩。

可以在watch后面跟上需要運(yùn)行的命令，watch就會(huì)自動(dòng)重復(fù)去運(yùn)行這個(gè)命令，默認(rèn)是2秒鐘執(zhí)行一次，并把執(zhí)行的結(jié)果更新在屏幕上。例如：

 
 
 
  
  
  [root@webserver ~]# watch -n 3 -d free 
  
  
   Every 3.0s: free Sun Nov 30 16:23:20 2008 
  
  
       total used free shared buffers cached 
  
  
  Mem: 8306544 7349548 956996 0 203296 6500024 
  
  
  -/+ buffers/cache: 646228 7660316 
  
  
  Swap: 8385888 160 8385728

其中，“-n”指定重復(fù)執(zhí)行的時(shí)間，“-d”表示高亮顯示變動(dòng)。

2.3 vmstat命令監(jiān)控內(nèi)存

vmstat命令在監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)存方面功能強(qiáng)大，請(qǐng)看下面的一個(gè)輸出：

 
 
 
  
  
  procs ———–memory———- —swap– —–io—- –system– —-cpu—- 
  
  
   r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa 
  
  
   0 0 906440 22796 155616 1325496 340 180 2 4 1 4 80 0 10 10 
  
  
   0 0 906440 42796 155616 1325496 320 289 0 54 1095 287 70 15 0 15 
  
  
   0 0 906440 42884 155624 1325748 236 387 2 102 1064 276 78 2 5 15

對(duì)于內(nèi)存的監(jiān)控，在vmstat中重點(diǎn)關(guān)注的是swpd、si和so行，從這個(gè)輸出可以看出，此系統(tǒng)內(nèi)存資源緊缺，swpd占用了900M左右內(nèi)存，si和so占用很大，而由于系統(tǒng)內(nèi)存的緊缺，導(dǎo)致出現(xiàn)15%左右的系統(tǒng)等待，此時(shí)增加系統(tǒng)的內(nèi)存是必須要做的。

2.4 sar -r命令組合

sar命令也可以監(jiān)控linux的內(nèi)存使用狀況，可以通過(guò)“sar –r”組合查看系統(tǒng)內(nèi)存和交換空間的使用率。請(qǐng)看下面的一個(gè)輸出：

 
 
 
  
  
  [root@webserver ~]# sar -r 2 3 
  
  
  Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 11/30/2008 _i686_ (8 CPU) 
  
  
      09:57:33 PM kbmemfree kbmemused %memused kbbuffers kbcached kbcommit %commit 
  
  
  09:57:35 PM 897988 7408556 89.19 249428 6496532 786556 4.71 
  
  
  09:57:37 PM 898564 7407980 89.18 249428 6496532 784276 4.70 
  
  
  09:57:39 PM 899196 7407348 89.17 249440 6496520 782132 4.69 
  
  
  Average: 898583 7407961 89.18 249432 6496528 784321 4.70

其中：

Kbmemfree表示空閑物理內(nèi)存大小，kbmemused表示已使用的物理內(nèi)存空間大小，%memused表示已使用內(nèi)存占總內(nèi)存大小的百分比，kbbuffers和kbcached分別表示Buffer Cache和Page Cache的大小，kbcommit和%commit分別表示應(yīng)用程序當(dāng)前使用的內(nèi)存大小和使用百分比。

可以看出sar的輸出其實(shí)與free的輸出完全對(duì)應(yīng)，不過(guò)sar更加人性化，不但給出了內(nèi)存使用量，還給出了內(nèi)存使用的百分比以及統(tǒng)計(jì)的平均值。從%commit項(xiàng)可知，此系統(tǒng)目前內(nèi)存資源充足。

2.5 本節(jié)小結(jié)

上面介紹了內(nèi)存監(jiān)控常用的幾個(gè)指令以及一些經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，其實(shí)現(xiàn)在的系統(tǒng)在內(nèi)存方面出現(xiàn)的瓶頸已經(jīng)很少，因?yàn)閮?nèi)存價(jià)格很低，充足的內(nèi)存已經(jīng)完全能滿足應(yīng)用程序和系統(tǒng)本身的需要，如果系統(tǒng)在內(nèi)存方面出現(xiàn)瓶頸，很大的可能是應(yīng)用程序本身的問(wèn)題造成的。

3 磁盤I/O性能評(píng)估

在對(duì)磁盤I/O性能做評(píng)估之前，必須知道的幾個(gè)方面是：

熟悉RAID存儲(chǔ)方式，可以根據(jù)應(yīng)用的不同，選擇不同的RAID方式，例如，如果一個(gè)應(yīng)用經(jīng)常有大量的讀操作，可以選擇RAID5方式構(gòu)建磁盤陣列存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，如果應(yīng)用有大量的、頻繁的寫操作，可以選擇raid0存取方式，如果應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)安全要求很高，同時(shí)對(duì)讀寫也有要求的話，可以考慮raid01存取方式等等。
盡可能用內(nèi)存的讀寫代替直接磁盤I/O，使頻繁訪問(wèn)的文件或數(shù)據(jù)放入內(nèi)存中進(jìn)行操作處理，因?yàn)閮?nèi)存讀寫操作比直接磁盤讀寫的效率要高千倍。
將經(jīng)常進(jìn)行讀寫的文件與長(zhǎng)期不變的文件獨(dú)立出來(lái)，分別放置到不同的磁盤設(shè)備上。
對(duì)于寫操作頻繁的數(shù)據(jù)，可以考慮使用裸設(shè)備代替文件系統(tǒng)。這里簡(jiǎn)要講述下文件系統(tǒng)與裸設(shè)備的對(duì)比：

使用裸設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)有：

數(shù)據(jù)可以直接讀寫，不需要經(jīng)過(guò)操作系統(tǒng)級(jí)的緩存，節(jié)省了內(nèi)存資源，避免了內(nèi)存資源爭(zhēng)用。
避免了文件系統(tǒng)級(jí)的維護(hù)開銷，比如文件系統(tǒng)需要維護(hù)超級(jí)塊、I-node等。
避免了操作系統(tǒng)的cache預(yù)讀功能，減少了I/O請(qǐng)求。

使用裸設(shè)備的缺點(diǎn)是：

數(shù)據(jù)管理、空間管理不靈活，需要很專業(yè)的人來(lái)操作。

其實(shí)裸設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)就是文件系統(tǒng)的缺點(diǎn)，反之也是如此，這就需要我們做出合理的規(guī)劃和衡量，根據(jù)應(yīng)用的需求，做出對(duì)應(yīng)的策略。

下面接著介紹對(duì)磁盤IO的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 sar -d命令組合

通過(guò)“sar –d”組合，可以對(duì)系統(tǒng)的磁盤IO做一個(gè)基本的統(tǒng)計(jì)，請(qǐng)看下面的一個(gè)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 0.00 
  
  
      11:09:35 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 0.00 
  
  
      11:09:37 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 0.05 
  
  
      Average: 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

對(duì)上面每項(xiàng)的輸出解釋如下：

DEV表示磁盤設(shè)備名稱。
tps表示每秒到物理磁盤的傳送數(shù)，也就是每秒的I/O流量。一個(gè)傳送就是一個(gè)I/O請(qǐng)求，多個(gè)邏輯請(qǐng)求可以被合并為一個(gè)物理I/O請(qǐng)求。
d_sec/s表示每秒從設(shè)備讀取的扇區(qū)數(shù)(1扇區(qū)=512字節(jié))。
wr_sec/s表示每秒寫入設(shè)備的扇區(qū)數(shù)目。
avgrq-sz表示平均每次設(shè)備I/O操作的數(shù)據(jù)大小(以扇區(qū)為單位)。
avgqu-sz表示平均I/O隊(duì)列長(zhǎng)度。
await表示平均每次設(shè)備I/O操作的等待時(shí)間(以毫秒為單位)。
svctm表示平均每次設(shè)備I/O操作的服務(wù)時(shí)間(以毫秒為單位)。
%util表示一秒中有百分之幾的時(shí)間用于I/O操作。

Linux中I/O請(qǐng)求系統(tǒng)與現(xiàn)實(shí)生活中超市購(gòu)物排隊(duì)系統(tǒng)有很多類似的地方，通過(guò)對(duì)超市購(gòu)物排隊(duì)系統(tǒng)的理解，可以很快掌握l(shuí)inux中I/O運(yùn)行機(jī)制。比如：

avgrq-sz類似與超市排隊(duì)中每人所買東西的多少。

avgqu-sz類似與超市排隊(duì)中單位時(shí)間內(nèi)平均排隊(duì)的人數(shù)。

await類似與超市排隊(duì)中每人的等待時(shí)間。

svctm類似與超市排隊(duì)中收銀員的收款速度。

%util類似與超市收銀臺(tái)前有人排隊(duì)的時(shí)間比例。

對(duì)以磁盤IO性能，一般有如下評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)：

正常情況下svctm應(yīng)該是小于await值的，而svctm的大小和磁盤性能有關(guān)，CPU、內(nèi)存的負(fù)荷也會(huì)對(duì)svctm值造成影響，過(guò)多的請(qǐng)求也會(huì)間接的導(dǎo)致svctm值的增加。

await值的大小一般取決與svctm的值和I/O隊(duì)列長(zhǎng)度以及I/O請(qǐng)求模式，如果svctm的值與await很接近，表示幾乎沒(méi)有I/O等待，磁盤性能很好，如果await的值遠(yuǎn)高于svctm的值，則表示I/O隊(duì)列等待太長(zhǎng)，系統(tǒng)上運(yùn)行的應(yīng)用程序?qū)⒆兟?，此時(shí)可以通過(guò)更換更快的硬盤來(lái)解決問(wèn)題。

%util項(xiàng)的值也是衡量磁盤I/O的一個(gè)重要指標(biāo)，如果%util接近100%，表示磁盤產(chǎn)生的I/O請(qǐng)求太多，I/O系統(tǒng)已經(jīng)滿負(fù)荷的在工作，該磁盤可能存在瓶頸。長(zhǎng)期下去，勢(shì)必影響系統(tǒng)的性能，可以通過(guò)優(yōu)化程序或者通過(guò)更換更高、更快的磁盤來(lái)解決此問(wèn)題。

3.2 iostat –d命令組合

通過(guò)“iostat –d”命令組合也可以查看系統(tǒng)磁盤的使用狀況，請(qǐng)看如下輸出：

 
 
 
  
  
  [root@webserver ~]# iostat -d 2 3 
  
  
  inux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 12/01/2008 _i686_ (8 CPU) 
  
  
  Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn 
  
  
  da 1.87 2.58 114.12 6479462 286537372 
  
  
  Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn 
  
  
  da 0.00 0.00 0.00 0 0 
  
  
  Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn 
  
  
  da 1.00 0.00 12.00 0 24

對(duì)上面每項(xiàng)的輸出解釋如下：

Blk_read/s表示每秒讀取的數(shù)據(jù)塊數(shù)。
Blk_wrtn/s表示每秒寫入的數(shù)據(jù)塊數(shù)。
Blk_read表示讀取的所有塊數(shù)
Blk_wrtn表示寫入的所有塊數(shù)。

這里需要注意的一點(diǎn)是：上面輸出的第一項(xiàng)是系統(tǒng)從啟動(dòng)以來(lái)到統(tǒng)計(jì)時(shí)的所有傳輸信息，從第二次輸出的數(shù)據(jù)才代表在檢測(cè)的時(shí)間段內(nèi)系統(tǒng)的傳輸值。

可以通過(guò)Blk_read/s和Blk_wrtn/s的值對(duì)磁盤的讀寫性能有一個(gè)基本的了解，如果Blk_wrtn/s值很大，表示磁盤的寫操作很頻繁，可以考慮優(yōu)化磁盤或者優(yōu)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(shù)據(jù)放入內(nèi)存中進(jìn)行操作。對(duì)于這兩個(gè)選項(xiàng)的值沒(méi)有一個(gè)固定的大小，根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用的不同，會(huì)有不同的值，但是有一個(gè)規(guī)則還是可以遵循的：長(zhǎng)期的、超大的數(shù)據(jù)讀寫，肯定是不正常的，這種情況一定會(huì)影響系統(tǒng)性能。

“iostat –x”組合還提供了對(duì)每個(gè)磁盤的單獨(dú)統(tǒng)計(jì)，如果不指定磁盤，默認(rèn)是對(duì)所有磁盤進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，請(qǐng)看下面的一個(gè)輸出：

 
 
 
  
  
  [root@webserver ~]# iostat -x /dev/sda 2 3 
  
  
  Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 12/01/2008 _i686_ (8 CPU) 
  
  
      avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle 
  
  
   2.45 0.00 0.30 0.24 0.00 97.03 
  
  
      Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util 
  
  
  sda 0.01 12.48 0.10 1.78 2.58 114.03 62.33 0.07 38.39 1.30 0.24 
  
  
      avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle 
  
  
   3.97 0.00 1.83 8.19 0.00 86.14 
  
  
      Device:rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util 
  
  
  sda 0.00 195.00 0.00 18.00 0.00 1704.00 94.67 0.04 2.50 0.11 0.20 
  
  
      avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle 
  
  
   4.04 0.00 1.83 8.01 0.00 86.18 
  
  
      Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util 
  
  
  sda 0.00 4.50 0.00 7.00 0.00 92.00 13.14 0.01 0.79 0.14 0.10

這個(gè)輸出基本與“sar –d”相同，需要說(shuō)明的幾個(gè)選項(xiàng)的含義為：

rrqm/s表示每秒進(jìn)行merged的讀操作數(shù)目。
wrqm/s表示每秒進(jìn)行 merge 的寫操作數(shù)目。
r/s表示每秒完成讀I/O設(shè)備的次數(shù)。
w/s表示每秒完成寫I/O設(shè)備的次數(shù)。
rsec/s表示每秒讀取的扇區(qū)數(shù)。
wsec/s表示每秒寫入的扇區(qū)數(shù)。

3.3 vmstat –d組合

通過(guò)“vmstat –d”組合也可以查看磁盤的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，情況下面的一個(gè)輸出：

 
 
 
  
  
  [root@webserver ~]# vmstat -d 3 2|grep sda 
  
  
  disk- ————reads———— ————writes———– —–IO—— 
  
  
   total merged sectors ms total merged sectors ms cur sec 
  
  
  sda 239588 29282 6481862 1044442 4538678 32387680 295410812 186025580 0 6179 
  
  
  disk- ————reads———— ————writes———– —–IO—— 
  
  
   total merged sectors ms total merged sectors ms cur sec 
  
  
  sda 239588 29282 6481862 1044442 4538680 32387690 295410908 186025581 0 6179

這個(gè)輸出顯示了磁盤的reads、writes和IO的使用狀況。

3.4 本節(jié)小結(jié)

上面主要講解了對(duì)磁盤I/O的性能評(píng)估，其實(shí)衡量磁盤I/O好壞是多方面的，有應(yīng)用程序本身的，也有硬件設(shè)計(jì)上的，還有系統(tǒng)自身配置的問(wèn)題等，要解決I/O的瓶頸，關(guān)鍵是要提高I/O子系統(tǒng)的執(zhí)行效率。例如，首要要從應(yīng)用程序上對(duì)磁盤讀寫進(jìn)行優(yōu)化，能夠放到內(nèi)存執(zhí)行的操作，盡量不要放到磁盤，同時(shí)對(duì)磁盤存儲(chǔ)方式進(jìn)行合理規(guī)劃，選擇適合自己的RAID存取方式，最后，在系統(tǒng)級(jí)別上，可以選擇適合自身應(yīng)用的文件系統(tǒng)，必要時(shí)使用裸設(shè)備提高讀寫性能。

4 網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估

網(wǎng)絡(luò)性能的好壞直接影響應(yīng)用程序?qū)ν馓峁┓?wù)的穩(wěn)定性和可靠性，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)性能，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行管理和優(yōu)化。

4.1 通過(guò)ping命令檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)的連通性

如果發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)反應(yīng) 緩慢，或者連接中斷，可以通過(guò)ping來(lái)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的連通情況，請(qǐng)看下面的一個(gè)輸出：

 
 
 
  
  
  [root@webserver ~]# ping 10.10.1.254 
  
  
  PING 10.10.1.254 (10.10.1.254) 56(84) bytes of data. 
  
  
  64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=0 ttl=64 time=0.235 ms 
  
  
  64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.164 ms 
  
  
  64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.210 ms 
  
  
  64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.178 ms 
  
  
  64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.525 ms 
  
  
  64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=5 ttl=64 time=0.571 ms 
  
  
  64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=6 ttl=64 time=0.220 ms 
  
  
  — 10.10.1.254 ping statistics — 
  
  
  7 packets transmitted, 7 received, 0% packet loss, time 6000ms 
  
  
  rtt min/avg/max/mdev = 0.164/0.300/0.571/0.159 ms, pipe 2

在這個(gè)輸出中，time值顯示了兩臺(tái)主機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)情況，如果此值很大，則表示網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)很大，單位為毫秒。在這個(gè)輸出的最后，是對(duì)上面輸出信息的一個(gè)總結(jié)，packet loss表示網(wǎng)絡(luò)的丟包率，此值越小，表示網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量越高。

4.2 通過(guò)netstat –i組合檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)接口狀況

netstat命令提供了網(wǎng)絡(luò)接口的詳細(xì)信息，請(qǐng)看下面的輸出：

 
 
 
  
  
  [root@webserver ~]# netstat -i 
  
  
  Kernel Interface table 
  
  
  Iface MTU Met RX-OK RX-ERR RX-DRP RX-OVR TX-OK TX-ERR TX-DRP TX-OVR Flg 
  
  
  eth0 1500 0 1313129253 0 0 0 1320686497 0 0 0 BMRU 
  
  
  eth1 1500 0 494902025 0 0 0 292358810 0 0 0 BMRU 
  
  
  lo 16436 0 41901601 0 0 0 41901601 0 0 0 LRU

對(duì)上面每項(xiàng)的輸出解釋如下：

 
 
 
  
  
  ? Iface表示網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口名稱。 
  
  
  ? MTU表示最大傳輸單元，單位字節(jié)。 
  
  
  ? RX-OK/TX-OK表示已經(jīng)準(zhǔn)確無(wú)誤的接收/發(fā)送了多少數(shù)據(jù)包。 
  
  
  ? RX-ERR/TX-ERR表示接收/發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)產(chǎn)生了多少錯(cuò)誤。 
  
  
  ? RX-DRP/TX-DRP表示接收/發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)丟棄了多少數(shù)據(jù)包。 
  
  
  ? RX-OVR/TX-OVR表示由于誤差而遺失了多少數(shù)據(jù)包。 
  
  
  ? Flg表示接口標(biāo)記，其中： 
  
  
  ? L：表示該接口是個(gè)回環(huán)設(shè)備。 
  
  
  ? B：表示設(shè)置了廣播地址。 
  
  
  ? M：表示接收所有數(shù)據(jù)包。 
  
  
  ? R：表示接口正在運(yùn)行。 
  
  
  ? U：表示接口處于活動(dòng)狀態(tài)。 
  
  
  ? O：表示在該接口上禁用arp。 
  
  
  ? P：表示一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的連接。

正常情況下，RX-ERR/TX-ERR、RX-DRP/TX-DRP和RX-OVR/TX-OVR的值都應(yīng)該為0，如果這幾個(gè)選項(xiàng)的值不為0，并且很大，那么網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量肯定有問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)傳輸性能也一定會(huì)下降。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸存在問(wèn)題是，可以檢測(cè)網(wǎng)卡設(shè)備是否存在故障，如果可能，可以升級(jí)為千兆網(wǎng)卡或者光纖網(wǎng)絡(luò)，還可以檢查網(wǎng)絡(luò)部署環(huán)境是否合理。

4.3 通過(guò)netstat –r組合檢測(cè)系統(tǒng)的路由表信息

在網(wǎng)絡(luò)不通，或者網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)，首先想到的就是檢查系統(tǒng)的路由表信息，“netstat –r”的輸出結(jié)果與route命令的輸出完全相同，請(qǐng)看下面的一個(gè)實(shí)例：

 
 
 
  
  
  [root@webserver ~]# netstat -r 
  
  
  Kernel IP routing table 
  
  
  Destination Gateway Genmask Flags MSS Window irtt Iface 
  
  
  10.10.1.0 * 255.255.255.0 U 0 0 0 eth0 
  
  
  192.168.200.0 * 255.255.255.0 U 0 0 0 eth1 
  
  
  169.254.0.0 * 255.255.0.0 U 0 0 0 eth1 
  
  
  default 10.10.1.254 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0

關(guān)于輸出中每項(xiàng)的具體含義，已經(jīng)在前面章節(jié)進(jìn)行過(guò)詳細(xì)介紹，這里不再多講，這里我們重點(diǎn)關(guān)注的是default行對(duì)應(yīng)的值，default項(xiàng)表示系統(tǒng)的默認(rèn)路由，對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口為eth0。

4.4 通過(guò)sar –n組合顯示系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)

sar提供四種不同的選項(xiàng)來(lái)顯示網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)信息，通過(guò)“-n”選項(xiàng)可以指定4個(gè)不同類型的開關(guān)：DEV、EDEV、SOCK和FULL。DEV顯示網(wǎng)絡(luò)接口信息，EDEV顯示關(guān)于網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，SOCK顯示套接字信息，F(xiàn)ULL顯示所有三個(gè)開關(guān)。請(qǐng)看下面的一個(gè)輸出：

 
 
 
  
  
  [root@webserver ~]# sar -n DEV 2 3 
  
  
  Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 12/01/2008 _i686_ (8 CPU) 
  
  
      02:22:31 PM IFACE rxpck/s txpck/s rxkB/s txkB/s rxcmp/s txcmp/s rxmcst/s 
  
  
  02:22:33 PM lo 31.34 31.34 37.53 37.53 0.00 0.00 0.00 
  
  
  02:22:33 PM eth0 199.50 279.60 17.29 344.12 0.00 0.00 0.00 
  
  
  02:22:33 PM eth1 5.47 4.98 7.03 0.36 0.00 0.00 0.00 
  
  
  02:22:33 PM sit0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 
  
  
      02:22:33 PM IFACE rxpck/s txpck/s rxkB/s txkB/s rxcmp/s txcmp/s rxmcst/s 
  
  
  02:22:35 PM lo 67.66 67.66 74.34 74.34 0.00 0.00 0.00 
  
  
  02:22:35 PM eth0 159.70 222.39 19.74 217.16 0.00 0.00 0.00 
  
  
  02:22:35 PM eth1 3.48 4.48 0.44 0.51 0.00 0.00 0.00 
  
  
  02:22:35 PM sit0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 
  
  
      02:22:35 PM IFACE rxpck/s txpck/s rxkB/s txkB/s rxcmp/s txcmp/s rxmcst/s 
  
  
  02:22:37 PM lo 4.52 4.52 9.25 9.25 0.00 0.00 0.00 
  
  
  02:22:37 PM eth0 102.51 133.67 20.67 116.14 0.00 0.00 0.00 
  
  
  02:22:37 PM eth1 27.14 67.34 2.42 89.26 0.00 0.00 0.00 
  
  
  02:22:37 PM sit0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 
  
  
      Average: IFACE rxpck/s txpck/s rxkB/s txkB/s rxcmp/s txcmp/s rxmcst/s 
  
  
  Average: lo 34.61 34.61 40.48 40.48 0.00 0.00 0.00 
  
  
  Average: eth0 154.08 212.15 19.23 226.17 0.00 0.00 0.00 
  
  
  Average: eth1 11.98 25.46 3.30 29.85 0.00 0.00 0.00 
  
  
  Average: sit0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

對(duì)上面每項(xiàng)的輸出解釋如下：

IFACE表示網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備。
rxpck/s表示每秒鐘接收的數(shù)據(jù)包大小。
txpck/s表示每秒鐘發(fā)送的數(shù)據(jù)包大小。
rxkB/s表示每秒鐘接收的字節(jié)數(shù)。
txkB/s表示每秒鐘發(fā)送的字節(jié)數(shù)。
rxcmp/s表示每秒鐘接收的壓縮數(shù)據(jù)包。
txcmp/s表示每秒鐘發(fā)送的壓縮數(shù)據(jù)包。
rxmcst/s表示每秒鐘接收的多播數(shù)據(jù)包。

通過(guò)“sar –n”的輸出，可以清楚的顯示網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送、接收數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)信息。此外還可以通過(guò)“sar -n EDEV 2 3”來(lái)統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤信息等。

4.5 小結(jié)

本節(jié)通過(guò)幾個(gè)常用的網(wǎng)絡(luò)命令介紹了對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的評(píng)估，事實(shí)上，網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題是簡(jiǎn)單而且容易處理的，只要我們根據(jù)上面給出的命令，一般都能迅速定位問(wèn)題。解決問(wèn)題的方法一般是增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，或者優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)部署環(huán)境。

除了上面介紹的幾個(gè)命令外，排查網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題經(jīng)常用到的命令還有traceroute，主要用于跟蹤數(shù)據(jù)包的傳輸路徑，還有nslookup命令，主要用于判斷DNS解析信息。

當(dāng)前題目：老牌運(yùn)維教你如何快速分析Linux服務(wù)器的性能問(wèn)題
本文URL：http://www.fisionsoft.com.cn/article/cdcchss.html

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