Linux服务器性能评估与优化（一）【转载】

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javaeye太不给力了，文章长点的还要被截断....

 

一、影响Linux服务器性能的因素 

1. 操作系统级

 

Ø       CPU

Ø       内存

Ø       磁盘I/O带宽

Ø       网络I/O带宽

 

2.        程序应用级

 

二、系统性能评估标准

 

影响性能因素	评判标准
好	坏	糟糕
CPU	user% + sys%< 70%	user% + sys%= 85%	user% + sys% >=90%
内存	Swap In（si）＝0 Swap Out（so）＝0	Per CPU with 10 page/s	More Swap In & Swap Out
磁盘	iowait % < 20%	iowait % =35%	iowait % >= 50%

 

 

其中：

       %user：表示CPU处在用户模式下的时间百分比。

       %sys：表示CPU处在系统模式下的时间百分比。

       %iowait：表示CPU等待输入输出完成时间的百分比。

       swap in：即si，表示虚拟内存的页导入，即从SWAP DISK交换到RAM

       swap out：即so，表示虚拟内存的页导出，即从RAM交换到SWAP DISK。

 

三、系统性能分析工具

 

1.常用系统命令 

Vmstat、sar、iostat、netstat、free、ps、top等

 

2.常用组合方式 

•           用vmstat、sar、iostat检测是否是CPU瓶颈

•           用free、vmstat检测是否是内存瓶颈

•           用iostat检测是否是磁盘I/O瓶颈

•           用netstat检测是否是网络带宽瓶颈

 

四、Linux性能评估与优化

 

1. 系统整体性能评估（uptime命令）

 

[root@web1 ~]# uptime

16:38:00 up 118 days,  3:01,  5 users,  load average: 1.22, 1.02, 0.91

这里需要注意的是：load average这个输出值，这三个值的大小一般不能大于系统CPU的个数，例如，本输出中系统有8个CPU,如果load average的三个值长期大于8时，说明CPU很繁忙，负载很高，可能会影响系统性能，但是偶尔大于8时，倒不用担心，一般不会影响系统性能。相反，如果load average的输出值小于CPU的个数，则表示CPU还有空闲的时间片，比如本例中的输出，CPU是非常空闲的。

 

2. CPU性能评估

 

（1）利用vmstat命令监控系统CPU

   该命令可以显示关于系统各种资源之间相关性能的简要信息，这里我们主要用它来看CPU一个负载情况。

   下面是vmstat命令在某个系统的输出结果：

 

[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

l        Procs

     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的个数，说明CPU不足，需要增加CPU。

     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。

l        Cpu

    us列显示了用户进程消耗的CPU 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，但是如果长期大于50%，就需要考虑优化程序或算法。

     sy列显示了内核进程消耗的CPU时间百分比。Sy的值较高时，说明内核消耗的CPU资源很多。

    根据经验，us+sy的参考值为80%，如果us+sy大于 80%说明可能存在CPU资源不足。

 

（2）利用sar命令监控系统CPU

 

sar功能很强大，可以对系统的每个方面进行单独的统计，但是使用sar命令会增加系统开销，不过这些开销是可以评估的，对系统的统计结果不会有很大影响。

 下面是sar命令对某个系统的CPU统计输出：

[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

                           

对上面每项的输出解释如下：

l        %user列显示了用户进程消耗的CPU 时间百分比。

l        %nice列显示了运行正常进程所消耗的CPU 时间百分比。

l        %system列显示了系统进程消耗的CPU时间百分比。

l        %iowait列显示了IO等待所占用的CPU时间百分比

l        %steal列显示了在内存相对紧张的环境下pagein强制对不同的页面进行的steal操作 。

l        %idle列显示了CPU处在空闲状态的时间百分比。

 

问题

1.你是否遇到过系统CPU整体利用率不高，而应用缓慢的现象？

       在一个多CPU的系统中，如果程序使用了单线程，会出现这么一个现象，CPU的整体使用率不高，但是系统应用却响应缓慢，这可能是由于程序使用单线程的原因，单线程只使用一个CPU，导致这个CPU占用率为100%，无法处理其它请求，而其它的CPU却闲置，这就导致了整体CPU使用率不高，而应用缓慢现象的发生。

 

3. 内存性能评估

（1）利用free指令监控内存

free是监控linux内存使用状况最常用的指令，看下面的一个输出：

[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

     一般有这样一个经验公式：应用程序可用内存/系统物理内存>70%时，表示系统内存资源非常充足，不影响系统性能，应用程序可用内存/系统物理内存<20%时，表示系统内存资源紧缺，需要增加系统内存，20%<应用程序可用内存/系统物理内存<70%时，表示系统内存资源基本能满足应用需求，暂时不影响系统性能。

3.内存性能评估

 

（1）利用free指令监控内存

free是监控linux内存使用状况最常用的指令，看下面的一个输出：

[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

     一般有这样一个经验公式：应用程序可用内存/系统物理内存>70%时，表示系统内存资源非常充足，不影响系统性能，应用程序可用内存/系统物理内存<20%时，表示系统内存资源紧缺，需要增加系统内存，20%<应用程序可用内存/系统物理内存<70%时，表示系统内存资源基本能满足应用需求，暂时不影响系统性能。

  

（2）利用vmstat命令监控内存

 

[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

l        memory

         swpd列表示切换到内存交换区的内存数量（以k为单位）。如果swpd的值不为0，或者比较大，只要si、so的值长期为0，这种情况下一般不用担心，不会影响系统性能。

         free列表示当前空闲的物理内存数量（以k为单位）

         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。

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

l        swap

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。

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。

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。需要增加系统内存。

 

4.磁盘I/O性能评估 

（1）磁盘存储基础

l             熟悉RAID存储方式，可以根据应用的不同，选择不同的RAID方式。

l             尽可能用内存的读写代替直接磁盘I/O，使频繁访问的文件或数据放入内存中进行操作处理，因为内存读写操作比直接磁盘读写的效率要高千倍。

l             将经常进行读写的文件与长期不变的文件独立出来，分别放置到不同的磁盘设备上。

l              对于写操作频繁的数据，可以考虑使用裸设备代替文件系统。

        

       使用裸设备的优点有：

ü           数据可以直接读写，不需要经过操作系统级的缓存，节省了内存资源，避免了内存资源争用。

ü           避免了文件系统级的维护开销，比如文件系统需要维护超级块、I-node等。

ü           避免了操作系统的cache预读功能，减少了I/O请求。

       使用裸设备的缺点是：

ü            数据管理、空间管理不灵活，需要很专业的人来操作。