Vmstat与iostat详解

Vmstat与iostat详解

接上贴，此文讲解vmstat和iostat的具体用法，以及通过这个用法如果快速诊断系统故障，进而优化系统　

正文：

用vmstat监视内存使用情况

　　vmstat是Virtual Meomory Statistics（虚拟内存统计）的缩写，可对操作系统的虚拟内存、进程、CPU活动进行监视。它是对系统的整体情况进行统计，不足之处是无法对某个进程进行深入分析。

　　vmstat的语法如下：


　　vmstat [-V] [-n] [delay [count]]


　　其中，－V表示打印出版本信息；－n表示在周期性循环输出时，输出的头部信息仅显示一次；delay是两次输出之间的延迟时间；count是指按照这个时间间隔统计的次数。对于vmstat输出各字段的含义，可运行man vmstat查看。

　　用iostat监视I/O子系统情况

　　iostat是I/O statistics（输入/输出统计）的缩写，iostat工具将对系统的磁盘操作活动进行监视。它的特点是汇报磁盘活动统计情况，同时也会汇报出CPU使用情况。同vmstat一样，iostat也有一个弱点，就是它不能对某个进程进行深入分析，仅对系统的整体情况进行分析。

　　iostat的语法如下：


iostat [ -c | -d ] [ -k ] [ -t ] [ -V ] [ -x [ device ] ] [ interval  [ count ] ]


　　其中，-c为汇报CPU的使用情况；-d为汇报磁盘的使用情况；-k表示每秒按kilobytes字节显示数据；-t为打印汇报的时间；-v表示打印出版本信息和用法；-x device指定要统计的设备名称，默认为所有的设备；interval指每次统计间隔的时间；count指按照这个时间间隔统计的次数。

　　iostat一般的输出格式如下：

Linux 2.4.18-18smp (builder.linux.com)  2003年03月07日

avg-cpu:  %user   %nice    %sys   %idle
           4.81    0.01    1.03   94.15

Device:            tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn
dev3-0           30.31      1117.68       846.52   16104536   12197374
dev3-1            7.06       229.61        40.40    3308486     582080
对于输出中各字段的含义，iostat的帮助中有详细的说明。

    vmstat 命令报告虚拟内存统计信息和CPU负荷：页面调度，交换，任务交换，CPU利用率。命令的语法是：
        vmstat [-cisS] [d1 d2 d3 d4] [interval [count]]
        当不用选项时，vmstat显示一条曲线表示自从系统启动后活动的信息。如果指定interval(时间间隔)，接下来的线是重复显示最后的interval期间活动的情况，直到用户中断命令执行。当同时提供计数器时，统计信息按时间计数来显示。
        如果指定了一个磁盘名（如d1，d2，等等。），这些磁盘得到优先显示。通常，系统上的前4个磁盘设备是显示的，因为只有四个设备能在一线条上显 示，这个选项允许性能分析员修改缺省显示选项。（*磁盘名通常随id，sd，xd,或xy (取决于类型和I/0界面)加一个数字，如id0，sd2，xd1等等命名而定。），vmstat 命令显示若干字段信息：
        
procs        报表下面三种状态的进程数：
                r--在运行队列中等候运行
                b--被资源阻塞（I/0，页面调度，等等.)
                w--可运行但是被换出的
memory 报告虚拟内存和实存信息：
                swap--以千字节为单位的当前可用交换空间的数量
                free--以千字节为单位的页自由表大小
page  报告每秒页面调度活动数量的信息:
                re-从自由表回收页
                mf--次要的错误;地址空间或硬件地址转换错误
                pi--页入的千字节数
                po -页出的千字节数
                fr- 释放的千字节数
                de--以千字节为单位的可接受的短期内存不足数
                sr--页由时钟算法扫描
disk                可以为四个磁盘报告每秒磁盘I/O的数量

faults        报告每秒系统软件中断和硬件中断的速率
                in-设备中断，不包括系统时钟中断
               sy-系统调用
                cs-CPU任务（上下文）交换
cpu--        CPU故障时间的百分比，在多处理器系统上，这是全部处理器的平均值:
                        us-  用户时间
                sy-- 系统时间
                id-- 闲置时间

vmstat命令有四个可选标志可供使用。如果机器有虚拟地址缓存-c标志就改变输出报告缓存刷新统计数据。报告包括自从系统启动后每种缓存刷新全部总量。六个缓存类型是用户，上下文，区域，段，页，部分页。
-i标志 使输出变为报告中断的数量。如果给出设备名，如d1,d2等，监控将在设备级*执行，（*注，参阅第十二章有关打开设备级监控的信息。）并报告每个给定设备的统计信息。

  修改"普通"报告来显示交换而非页面调度活动的信息。这选项改变显示的两个字段：si(换入)和so(换出)替代了re和mf字段。
   
值得注意是，interval 和count选项对-i或-s选项是非法的。


vmstat 参数详解

procs:

r-->在运行队列中等待的进程数
b-->在等待io的进程数
w-->可以进入运行队列但被替换的进程

memoy

swap-->现时可用的交换内存（k表示）
free-->空闲的内存（k表示）


pages

re－－》回收的页面
mf－－》非严重错误的页面
pi－－》进入页面数（k表示）
po－－》出页面数（k表示）
fr－－》空余的页面数（k表示）
de－－》提前读入的页面中的未命中数
sr－－》通过时钟算法扫描的页面

disk 显示每秒的磁盘操作。 s表示scsi盘，0表示盘号

fault 显示每秒的中断数
in－－》设备中断
sy－－》系统中断
cy－－》cpu交换

cpu 表示cpu的使用状态

cs－－》用户进程使用的时间
sy－－》系统进程使用的时间
id－－》cpu空闲的时间


FIELD DESCRIPTIONS
   Procs
       r: The number of processes waiting for run time.
       b: The number of processes in uninterruptable sleep.
       w: The number of processes swapped out but otherwise runnable.  

Thisfield is calculated, but Linux never desperation swaps.
  
   Memory
       swpd: the amount of virtual memory used (kB).
       free: the amount of idle memory (kB).
       buff: the amount of memory used as buffers (kB).
  
   Swap
      si: Amount of memory swapped in from disk (kB/s). 虚拟内存的页导入(从SWAP DISK导入RAM)
      so: Amount of memory swapped to disk (kB/s). 虚拟内存的页导出.
(从RAM到SWAP DISK)
  
   IO
       bi: Blocks sent to a block device (blocks/s).写入
       bo: Blocks received from a block device (blocks/s).写出
  
   System
       in: The number of interrupts per second, including the clock.
       cs: The number of context switches per second.
:   CPU
       These are percentages of total CPU time.
       us: user time
       sy: system time
       id: idle time


如果 r经常大于 4 ，且id经常少于40，表示cpu的负荷很重。
如果pi，po 长期不等于0，表示内存不足。
如果disk 经常不等于0， 且在 b中的队列 大于3， 表示 io性能不好。


由vmstat看服务器


说明：由于STATSPACK并不能获取全面分析性能问题所需要的所有信息，所以需要扩展其收集服务器的统计信息。
  
VMSTAT介绍

通过STATSPACK收集服务器信息，主要通过收集VMSTAT的信息来展现服务器状况。VMSTAT工具是最常见的ＵＮＩＸ监控工具，可以展现给定时间间隔的服务器的状态值。

一般VMSTAT工具的使用是通过两个数字参数来完成的，第一个参数是采样的时间间隔数，单位是秒，第二个参数是采样的次数。如：
[oracle@brucelau oracle]$ vmstat 1 2
   procs                      memory    swap         io  system        　CPU
r  b  w   swpd   free   buff  cache  　si  so    bi    bo   in    cs  us  sy  id
1  0  0      0 271844 186052 255852   0   0     2     6  102    10   0   0 100
0  0  0      0 271844 186052 255852   0   0     0     0  104    11   0   0 100
  
(注：目前系统几乎空闲，并且不同操作系统VMSTAT输出内容有所不同)
  
目前说来，对于服务器监控有用处的度量主要有：

r（运行队列）
pi（页导入）
us（用户CPU）
sy（系统CPU）
id（空闲）
  
通过VMSTAT识别ＣＰＵ瓶颈

r（运行队列）展示了正在执行和等待CPU资源的任务个数。当这个值超过了CPU数目，就会出现CPU瓶颈了。
获得CPU个数的命令(LINUX环境)：
cat /proc/cpuinfo|grep processor|wc –l
当r值超过了CPU个数，就会出现CPU瓶颈，解决办法大体几种：
1.   最简单的就是增加CPU个数
2.   通过调整任务执行时间，如大任务放到系统不繁忙的情况下进行执行，进尔平衡系统任务
3.  调整已有任务的优先级  

通过VMSTAT识别ＣＰＵ满负荷

首先需要声明一点的是，vmstat中CPU的度量是百分比的。当us＋sy的值接近100的时候，表示CPU正在接近满负荷工作。但要注意的是，CPU 满负荷工作并不能说明什么，UNIX总是试图要CPU尽可能的繁忙，使得任务的吞吐量最大化。唯一能够确定CPU瓶颈的还是r（运行队列）的值。
  
通过VMSTAT识别ＲＡＭ瓶颈

数据库服务器都只有有限的RAM，出现内存争用现象是Oracle的常见问题。
首先察看RAM的数量，命令如下（LINUX环境）：
[root@brucelau root]#free
           total         used         free        shared       buffers     cached
Mem:       1027348     873312     154036     185736     187496     293964
-/+ buffers/cache:       391852      635496
Swap:      2096440          0      2096440
  
当然可以使用top等其他命令来显示RAM。

当内存的需求大于RAM的数量，服务器启动了虚拟内存机制，通过虚拟内存，可以将RAM段移到SWAP DISK的特殊磁盘段上，这样会出现虚拟内存的页导出和页导入现象，页导出并不能说明RAM瓶颈，虚拟内存系统经常会对内存段进行页导出，但页导入操作就 表明了服务器需要更多的内存了，页导入需要从SWAP DISK上将内存段复制回RAM，导致服务器速度变慢。
  
解决的办法有几种：
1.       最简单的，加大RAM
2.       改小SGA，使得对RAM需求减少
3.       减少RAM的需求（如：减少PGA）
  
我们基本的了解了VMSTAT工作，下面是STATSPACK通过vmstat统计收集服务器性能数据。
  
STATSPACK通过vmstat收集服务器信息
首先在perfstat用户下建一个存储服务器信息的表：如
建表：
create table stats$vmstat
(
start_date date,  --系统时间
duration date,  --时间间隔
server_name varchar2(20), --服务器名称
runque_waits number, --运行队列数据
page_in  number, --页导入数据
page_out number, --页导出数据
user_cpu number, --用户cpu数据
system_cpu number, --系统cpu数据
idle_cpu number, --空闲cpu数据
wait_cpu number –等待cpu数据（只是aix存在）
)
tablespace perfstat;
然后，通过UNIX/LINUX的shell变成，利用vmstat的结果来获取相应的服务器信息，并且存放到表中。