[转]Linux服务器性能评估与优化

[转]Linux服务器性能评估与优化
2011年02月18日
　　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%=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 % = 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/系统物理内存内存资源紧缺，需要增加系统内存，20%内存/系统物理内存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/系统物理内存内存资源紧缺，需要增加系统内存，20%内存/系统物理内存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。
　　（2）利用iostat评估磁盘性能
　　[root@webserver ~]#   iostat -d 2 3
　　Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver)        12/01/2008      _i686_  (8 CPU)
　　Device:         tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read      Blk_wrtn
　　sda               1.87         2.58       114.12        6479462     286537372
　　Device:         tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn
　　sda               0.00         0.00         0.00              0                0
　　Device:         tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read    Blk_wrtn
　　sda               1.00         0.00        12.00             0                24
　　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。
　　Ø            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。
　　Ø            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