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2011-12-15 02:03:33
原文地址：Linux服务器性能评估与优化 作者：xjtuwjp
Linux服务器性能评估与优化
一、影响Linux服务器性能的因素
1. 操作系统级
(1)CPU
(2)内存
(3)磁盘I/O带宽
(4)网络I/O带宽
2. 应用程序级
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
(1)用vmstat、sar、iostat检测是否是CPU瓶颈
(2)用free、vmstat检测是否是内存瓶颈
(3)用iostat检测是否是磁盘I/O瓶颈
(4)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@localhost ~]# uptime 19:50:47 up 23 days, 21 min, 2 users, load average: 0.60, 0.24, 0.09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：
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。
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：
对上面每项的输出解释如下：
%user列显示了用户进程消耗的CPU 时间百分比。 %nice列显示了运行正常进程所消耗的CPU 时间百分比。 %system列显示了系统进程消耗的CPU时间百分比。 %iowait列显示了IO等待所占用的CPU时间百分比 %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 。 %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：
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@localhost ~]# 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 46140 20488 2048 54712 0 0 14 9 9 3 0 0 99 0 0 0 0 46140 20488 2048 54712 0 0 0 0 838 26 0 0 100 0 0 0 0 46140 20488 2048 54712 0 0 0 0 825 25 0 0 100 0 0memory
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。
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
熟悉RAID存储方式，可以根据应用的不同，选择不同的RAID方式。
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。
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。
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：
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。
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。
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：
数据管理、空间管理不灵活，需要很专业的人来操作。
(2)利用iostat评估磁盘性能
[root@localhost ~]# iostat -d 2 3 Linux 2.6.18-238.el5 (localhost.localdomain) 07/05/2011 Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn sda 0.43 11.22 8.62 944726 725792 sda1 0.00 0.03 0.00 2590 32 sda2 0.43 11.19 8.62 941808 725760 dm-0 1.56 11.17 8.62 940298 725760 dm-1 0.00 0.01 0.00 1184 0 hdc 0.00 0.00 0.00 152 0 Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn sda 0.50 7.96 0.00 16 0 sda1 0.00 0.00 0.00 0 0 sda2 0.50 7.96 0.00 16 0 dm-0 0.50 7.96 0.00 16 0 dm-1 0.00 0.00 0.00 0 0 hdc 0.00 0.00 0.00 0 0 Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn sda 2.51 0.00 128.64 0 256 sda1 0.00 0.00 0.00 0 0 sda2 2.51 0.00 128.64 0 256 dm-0 16.08 0.00 128.64 0 256 dm-1 0.00 0.00 0.00 0 0 hdc 0.00 0.00 0.00 0 0对上面每项的输出解释如下：
Blk_read/s表示每秒读取的数据块数。 Blk_wrtn/s表示每秒写入的数据块数。 Blk_read表示读取的所有块数。 Blk_wrtn表示写入的所有块数。可以通过Blk_read/s和Blk_wrtn/s的值对磁盘的读写性能有一个基本的了解，如果Blk_wrtn/s值很大，表示磁盘的写操作很
频繁，可以考虑优化磁盘或者优化程序，如果Blk_read/s值很大，表示磁盘直接读取操作很多，可以将读取的数据放入内存中进行操作。
对于这两个选项的值没有一个固定的大小，根据系统应用的不同，会有不同的值，但是有一个规则还是可以遵循的：长期的、超大的数据读写，肯定是不正常的，这种情况一定会影响系统性能。
(3)利用sar评估磁盘性能
通过“sar –d”组合，可以对系统的磁盘IO做一个基本的统计，请看下面的一个输出：
需要关注的几个参数含义：
await表示平均每次设备I/O操作的等待时间(以毫秒为单位)。 svctm表示平均每次设备I/O操作的服务时间(以毫秒为单位)。 %util表示一秒中有百分之几的时间用于I/O操作。对以磁盘IO性能，一般有如下评判标准：
正常情况下svctm应该是小于await值的，而svctm的大小和磁盘性能有关，CPU、内存的负荷也会对svctm值造成影响，过多的请求也会间接的导致svctm值的增加。
await值的大小一般取决与svctm的值和I/O队列长度以及I/O请求模式，如果svctm的值与await很接近，表示几乎没有I/O等待，磁盘
性能很好，如果await的值远高于svctm的值，则表示I/O队列等待太长，系统上运行的应用程序将变慢，此时可以通过更换更快的硬盘来解决问题。
%util项的值也是衡量磁盘I/O的一个重要指标，如果%util接近100%，表示磁盘产生的I/O请求太多，I/O系统已经满负荷的在工作，该磁盘可能存在瓶颈。长期下去，势必影响系统的性能，可以通过优化程序或者通过更换更高、更快的磁盘来解决此问题。
5. 网络性能评估
(1)通过ping命令检测网络的连通性
(2)通过netstat –i组合检测网络接口状况
(3)通过netstat –r组合检测系统的路由表信息
(4)通过sar –n组合显示系统的网络运行状态
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