Linux 负载分析

Linux 在具有高稳定性、可靠性的同时，具有很好的可伸缩性和扩展性，能够针对不同的应用和硬件环境调整，优化出满足当前应用需要的最佳性能。因此企业在维护Linux系统、进行系统调优时，了解系统性能分析工具是至关重要的。

　　在Linux下有很多系统性能分析工具，比较常见的有top、free、ps、time、timex、uptime等。下文将介绍几个较为重要的性能分析工具vmstat、iostat和sar及其使用。

　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。

　　 

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：

 

mstat命令用来获得有关进程、虚存、页面交换空间及 CPU活动的信息。这些信息反映了系统的负载情况。

输出项

类别项目含义说明Procsr等待执行的任务数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 b  Memoryswpd正在使用的swap大小单位K  free空闲的内存空间  buff已使用的buff大小，对块设备的读写进行缓冲  cache已使用的cache大小，文件系统的cache  inact   active  Swapsi交换内存使用，由磁盘调入内存  so交换内存使用，由内存调入磁盘 IObi从块设备读入的数据总量(读磁盘) (KB/s)，  bo写入到块设备的数据总理(写磁盘) (KB/s) Systemin每秒产生的中断次数  cs每秒产生的上下文切换次数上面这2个值越大，会看到由内核消耗的CPU时间会越多CPUus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，但是如果长期超过50% 的使用，那么我们就该考虑优化程序算法或者进行加速了 sy内核进程消耗的CPU时间百分比sy 的值高时，说明系统内核消耗的CPU资源多，这并不是良性的表现，我们应该检查原因。 id空闲  waIO等待消耗的CPU时间百分比wa 的值高时，说明IO等待比较严重，这可能是由于磁盘大量作随机访问造成，也有可能是磁盘的带宽出现瓶颈(块操作)。

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活动进行监控。他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。通常使用vmstat 5 5（表示在5秒时间内进行5次采样）命令测试。将得到一个数据汇总他能够反映真正的系统情况。
＃vmstat 5 5
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----
r b   swpd   free   buff cache   si   so    bi    bo   in    cs us sy id wa
1 0 62792   3460   9116 88092    6   30   189    89 1061   569 17 28 54 2
0 0 62792   3400   9124 88092    0    00    14 884   434 4 14 81 0
0 0 62792   3400   9132 88092    0    00    14 877   424 4 15 81 0
1 0 62792   3400   9140 88092    0    00    14 868   418 6 20 74 0
1 0 62792   3400   9148 88092    0    00    15 847   400 9 25 67 0
Linux 内存监控vmstat命令输出分成六个部分：

(1)进程procs： 
r：在运行队列中等待的进程数 。
b：在等待io的进程数 。

(2)Linux 内存监控内存memoy： 
swpd：现时可用的交换内存（单位KB）。 
free：空闲的内存（单位KB）。
buff: 缓冲去中的内存数（单位：KB）。
cache：被用来做为高速缓存的内存数（单位：KB）。

(3) Linux 内存监控swap交换页面 
si: 从磁盘交换到内存的交换页数量，单位：KB/秒。
so: 从内存交换到磁盘的交换页数量，单位：KB/秒。

(4)Linux 内存监控 io块设备:
bi: 发送到块设备的块数，单位：块/秒。
bo: 从块设备接收到的块数，单位：块/秒。

(5)Linux 内存监控system系统： 
in: 每秒的中断数，包括时钟中断。
cs: 每秒的环境（上下文）转换次数。

(6)Linux 内存监控cpu中央处理器：
cs：用户进程使用的时间 。以百分比表示。
sy：系统进程使用的时间。 以百分比表示。
id：中央处理器的空闲时间 。以百分比表示。

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bi，bo 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。（本文环境ＲＥＤＨＡＴ　Ｌｉｎｕｘ７．２）

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。