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老牌運維教你如何快速分析Linux服務(wù)器的性能問題

作者：互聯(lián)網(wǎng)螞蟻哥
開發(fā) 架構(gòu)
作為一名linux系統(tǒng)運維人員，最主要的工作是優(yōu)化系統(tǒng)配置，使應(yīng)用在系統(tǒng)上以最優(yōu)的狀態(tài)運行，但是由于硬件問題、軟件問題、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等的復(fù)雜性 和多變性，導(dǎo)致對系統(tǒng)的優(yōu)化變得異常復(fù)雜。

 作為一名linux系統(tǒng)運維人員，最主要的工作是優(yōu)化系統(tǒng)配置，使應(yīng)用在系統(tǒng)上以最優(yōu)的狀態(tài)運行，但是由于硬件問題、軟件問題、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等的復(fù)雜性 和多變性，導(dǎo)致對系統(tǒng)的優(yōu)化變得異常復(fù)雜，如何定位性能問題出在哪個方面，是性能優(yōu)化的一大難題， 本章從系統(tǒng)入手，重點講述由于系統(tǒng)軟、硬件配置不當(dāng)可能造成的性能問題，并且給出了檢測系統(tǒng)故障和優(yōu)化性能的一般方法和流程。

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1 cpu性能評估

Cpu是影響Linux性能的主要因素之一，下面先介紹幾個查看CPU性能的命令。

1.1 vmstat命令

該命令可以顯示關(guān)于系統(tǒng)各種資源之間相關(guān)性能的簡要信息，這里我們主要用它來看CPU的一個負載情況。

下面是vmstat命令在某個系統(tǒng)的輸出結(jié)果：

  1. [root@node1 ~]# vmstat 2 3 
  2. procs ———–memory———- —swap– —–io—- –system– —–cpu—— 
  3.  r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st 
  4.  0 0 0 162240 8304 67032 0 0 13 21 1007 23 0 1 98 0 0 
  5.  0 0 0 162240 8304 67032 0 0 1 0 1010 20 0 1 100 0 0 
  6.  0 0 0 162240 8304 67032 0 0 1 1 1009 18 0 1 99 0 0 

對上面每項的輸出解釋如下：

  1.  procs 
  2.  
  3.  r列表示運行和等待cpu時間片的進程數(shù)，這個值如果長期大于系統(tǒng)CPU的個數(shù)，說明CPU不足，需要增加CPU。 
  4.  
  5.  b列表示在等待資源的進程數(shù)，比如正在等待I/O、或者內(nèi)存交換等。 
  6.  
  7.  memory 
  8.  
  9.  swpd列表示切換到內(nèi)存交換區(qū)的內(nèi)存數(shù)量（以k為單位）。如果swpd的值不為0，或者比較大，只要si、so的值長期為0，這種情況下一般不用擔(dān)心，不會影響系統(tǒng)性能。 
  10.  
  11.  free列表示當(dāng)前空閑的物理內(nèi)存數(shù)量（以k為單位） 
  12.  
  13.  buff列表示buffers cache的內(nèi)存數(shù)量，一般對塊設(shè)備的讀寫才需要緩沖。 
  14.  
  15.  cache列表示page cached的內(nèi)存數(shù)量，一般作為文件系統(tǒng)cached，頻繁訪問的文件都會被cached，如果cache值較大，說明cached的文件數(shù)較多，如果此時IO中bi比較小，說明文件系統(tǒng)效率比較好。 
  16.  
  17.  swap 
  18.  
  19.  si列表示由磁盤調(diào)入內(nèi)存，也就是內(nèi)存進入內(nèi)存交換區(qū)的數(shù)量。 
  20.  
  21.  so列表示由內(nèi)存調(diào)入磁盤，也就是內(nèi)存交換區(qū)進入內(nèi)存的數(shù)量。 

一般情況下，si、so的值都為0，如果si、so的值長期不為0，則表示系統(tǒng)內(nèi)存不足。需要增加系統(tǒng)內(nèi)存。

  1.  IO項顯示磁盤讀寫狀況 
  2.  
  3.  Bi列表示從塊設(shè)備讀入數(shù)據(jù)的總量（即讀磁盤）（每秒kb）。 
  4.  
  5.  Bo列表示寫入到塊設(shè)備的數(shù)據(jù)總量（即寫磁盤）（每秒kb） 

這里我們設(shè)置的bi+bo參考值為1000，如果超過1000，而且wa值較大，則表示系統(tǒng)磁盤IO有問題，應(yīng)該考慮提高磁盤的讀寫性能。

  1.  system 顯示采集間隔內(nèi)發(fā)生的中斷數(shù) 
  2.  in列表示在某一時間間隔中觀測到的每秒設(shè)備中斷數(shù)。 
  3.  cs列表示每秒產(chǎn)生的上下文切換次數(shù)。 

上面這2個值越大，會看到由內(nèi)核消耗的CPU時間會越多。

  1.  CPU項顯示了CPU的使用狀態(tài)，此列是我們關(guān)注的重點。 
  2.  us列顯示了用戶進程消耗的CPU 時間百分比。us的值比較高時，說明用戶進程消耗的cpu時間多，但是如果長期大于50%，就需要考慮優(yōu)化程序或算法。 
  3.  sy列顯示了內(nèi)核進程消耗的CPU時間百分比。Sy的值較高時，說明內(nèi)核消耗的CPU資源很多。 

根據(jù)經(jīng)驗，us+sy的參考值為80%，如果us+sy大于 80%說明可能存在CPU資源不足。

  1.  id 列顯示了CPU處在空閑狀態(tài)的時間百分比。 
  2.  wa列顯示了IO等待所占用的CPU時間百分比。wa值越高，說明IO等待越嚴重，根據(jù)經(jīng)驗，wa的參考值為20%，如果wa超過20%，說明IO等待嚴重，引起IO等待的原因可能是磁盤大量隨機讀寫造成的，也可能是磁盤或者磁盤控制器的帶寬瓶頸造成的（主要是塊操作）。 

綜上所述，在對CPU的評估中，需要重點注意的是procs項r列的值和CPU項中us、sy和id列的值。

1.2 sar命令

檢查CPU性能的第二個工具是sar，sar功能很強大，可以對系統(tǒng)的每個方面進行單獨的統(tǒng)計，但是使用sar命令會增加系統(tǒng)開銷，不過這些開銷是可以評估的，對系統(tǒng)的統(tǒng)計結(jié)果不會有很大影響。

下面是sar命令對某個系統(tǒng)的CPU統(tǒng)計輸出：

  1. [root@webserver ~]# sar -u 3 5 
  2. Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 11/28/2008 _i686_ (8 CPU) 
  3.     11:41:24 AM CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle 
  4. 11:41:27 AM all 0.88 0.00 0.29 0.00 0.00 98.83 
  5. 11:41:30 AM all 0.13 0.00 0.17 0.21 0.00 99.50 
  6. 11:41:33 AM all 0.04 0.00 0.04 0.00 0.00 99.92 
  7. 11:41:36 AM all 0.29 0.00 0.13 0.00 0.00 99.58 
  8. 11:41:39 AM all 0.38 0.00 0.17 0.04 0.00 99.41 
  9. Average: all 0.34 0.00 0.16 0.05 0.00 99.45 

對上面每項的輸出解釋如下：

  1.  %user列顯示了用戶進程消耗的CPU 時間百分比。 
  2.  
  3.  %nice列顯示了運行正常進程所消耗的CPU 時間百分比。 
  4.  
  5.  %system列顯示了系統(tǒng)進程消耗的CPU時間百分比。 
  6.  
  7.  %iowait列顯示了IO等待所占用的CPU時間百分比 
  8.  
  9.  %steal列顯示了在內(nèi)存相對緊張的環(huán)境下pagein強制對不同的頁面進行的steal操作 。 
  10.  
  11.  %idle列顯示了CPU處在空閑狀態(tài)的時間百分比。 

這個輸出是對系統(tǒng)整體CPU使用狀況的統(tǒng)計，每項的輸出都非常直觀，并且最后一行Average是個匯總行，是上面統(tǒng)計信息的一個平均值。

需要注意的一點是：第一行的統(tǒng)計信息中包含了sar本身的統(tǒng)計消耗，所以%user列的值會偏高一點，不過，這不會對統(tǒng)計結(jié)果產(chǎn)生多大影響。

在一個多CPU的系統(tǒng)中，如果程序使用了單線程，會出現(xiàn)這么一個現(xiàn)象，CPU的整體使用率不高，但是系統(tǒng)應(yīng)用卻響應(yīng)緩慢，這可能是由于程序使用單線程的原因，單線程只使用一個CPU，導(dǎo)致這個CPU占用率為100%，無法處理其它請求，而其它的CPU卻閑置，這就導(dǎo)致 了整體CPU使用率不高，而應(yīng)用緩慢 現(xiàn)象的發(fā)生 。

針對這個問題，可以對系統(tǒng)的每個CPU分開查詢，統(tǒng)計每個CPU的使用情況：

  1. [root@webserver ~]# sar -P 0 3 5 
  2. Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 11/29/2008 _i686_ (8 CPU) 
  3.     06:29:33 PM CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle 
  4. 06:29:36 PM 0 3.00 0.00 0.33 0.00 0.00 96.67 
  5. 06:29:39 PM 0 0.67 0.00 0.33 0.00 0.00 99.00 
  6. 06:29:42 PM 0 0.00 0.00 0.33 0.00 0.00 99.67 
  7. 06:29:45 PM 0 0.67 0.00 0.33 0.00 0.00 99.00 
  8. 06:29:48 PM 0 1.00 0.00 0.33 0.33 0.00 98.34 
  9. Average: 0 1.07 0.00 0.33 0.07 0.00 98.53 

這個輸出是對系統(tǒng)的第一顆CPU的信息統(tǒng)計，需要注意的是，sar中對CPU的計數(shù)是從0開始的，因此，“sar -P 0 3 5”表示對系統(tǒng)的第一顆CPU進行信息統(tǒng)計，“sar -P 4 3 5”則表示對系統(tǒng)的第五顆CPU進行統(tǒng)計。依次類推?？梢钥闯?，上面的系統(tǒng)有八顆CPU。

1.3 iostat命令

iostat指令主要用于統(tǒng)計磁盤IO狀態(tài)，但是也能查看CPU的使用信息，它的局限性是只能顯示系統(tǒng)所有CPU的平均信息，看下面的一個輸出：

  1. [root@webserver ~]# iostat -c 
  2. Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 11/29/2008 _i686_ (8 CPU) 
  3.     avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle 
  4.  2.52 0.00 0.30 0.24 0.00 96.96 

在這里，我們使用了“-c”參數(shù)，只顯示系統(tǒng)CPU的統(tǒng)計信息，輸出中每項代表的含義與sar命令的輸出項完全相同，不再詳述。

1.4 uptime命令

uptime是監(jiān)控系統(tǒng)性能最常用的一個命令，主要用來統(tǒng)計系統(tǒng)當(dāng)前的運行狀況，輸出的信息依次為：系統(tǒng)現(xiàn)在的時間、系統(tǒng)從上次開機到現(xiàn)在運行了多長時間、系統(tǒng)目前有多少登陸用戶、系統(tǒng)在一分鐘內(nèi)、五分鐘內(nèi)、十五分鐘內(nèi)的平均負載?？聪旅娴囊粋€輸出：

  1. [root@webserver ~]# uptime 
  2.  18:52:11 up 27 days, 19:44, 2 users, load average: 0.12, 0.08, 0.08 

這里需要注意的是load average這個輸出值，這三個值的大小一般不能大于系統(tǒng)CPU的個數(shù)，例如，本輸出中系統(tǒng)有8個CPU,如果load average的三個值長期大于8時，說明CPU很繁忙，負載很高，可能會影響系統(tǒng)性能，但是偶爾大于8時，倒不用擔(dān)心，一般不會影響系統(tǒng)性能。相反，如果load average的輸出值小于CPU的個數(shù)，則表示CPU還有空閑的時間片，比如本例中的輸出，CPU是非?？臻e的。

1.5 本節(jié)小結(jié)

上面介紹了檢查CPU使用狀況的四個命令，通過這些命令需要了解的是：系統(tǒng)CPU是否出現(xiàn)性能瓶頸，也就是說，以上這些命令只能查看CPU是否繁忙，負載是否過大，但是無法知道CPU為何負載過大，因而，判斷系統(tǒng)CPU出現(xiàn)問題后，要結(jié)合top、ps等命令進一步檢查是由那些進程導(dǎo)致CPU負載過大的。引起CPU資源緊缺的原因可能是應(yīng)用程序不合理造成的，也可能是硬件資源匱乏引起的，所以，要具體問題具體分析，或者優(yōu)化應(yīng)用程序，或者增加系統(tǒng)CPU資源。

2 內(nèi)存性能評估

內(nèi)存的管理和優(yōu)化是系統(tǒng)性能優(yōu)化的一個重要部分，內(nèi)存資源的充足與否直接影響應(yīng)用系統(tǒng)的使用性能，在進行內(nèi)存優(yōu)化之前，一定要熟悉linux的內(nèi)存管理機制，這一點我們在前面的章節(jié)已經(jīng)有深入講述，本節(jié)的重點是如何通過系統(tǒng)命令監(jiān)控linux系統(tǒng)的內(nèi)存使用狀況。

2.1 free 命令

free是監(jiān)控linux內(nèi)存使用狀況最常用的指令，看下面的一個輸出：

  1. [root@webserver ~]# free -m 
  2.  total used free shared buffers cached 
  3. Mem: 8111 7185 925 0 243 6299 
  4. -/+ buffers/cache: 643 7468 
  5. Swap: 8189 0 8189 

“free –m”表示以M為單位查看內(nèi)存使用情況，在這個輸出中，我們重點關(guān)注的應(yīng)該是free列與cached列的輸出值，由輸出可知，此系統(tǒng)共8G內(nèi)存，系統(tǒng)空閑內(nèi)存還有925M，其中，Buffer Cache占用了243M，Page Cache占用了6299M，由此可知系統(tǒng)緩存了很多的文件和目錄，而對于應(yīng)用程序來說，可以使用的內(nèi)存還有7468M，當(dāng)然這個7468M包含了Buffer Cache和Page Cache的值。在swap項可以看出，交換分區(qū)還未使用。所以從應(yīng)用的角度來說，此系統(tǒng)內(nèi)存資源還非常充足。

一般有這樣一個經(jīng)驗公式：應(yīng)用程序可用內(nèi)存/系統(tǒng)物理內(nèi)存>70%時，表示系統(tǒng)內(nèi)存資源非常充足，不影響系統(tǒng)性能，應(yīng)用程序可用內(nèi)存/系統(tǒng)物理內(nèi)存<20%時，表示系統(tǒng)內(nèi)存資源緊缺，需要增加系統(tǒng)內(nèi)存，20%<應(yīng)用程序可用內(nèi)存/系統(tǒng)物理內(nèi)存<70%時，表示系統(tǒng)內(nèi)存資源基本能滿足應(yīng)用需求，暫時不影響系統(tǒng)性能。

free命令還可以適時的監(jiān)控內(nèi)存的使用狀況，使用“-s”參數(shù)可以在指定的時間段內(nèi)不間斷的監(jiān)控內(nèi)存的使用情況：

  1. [root@webserver ~]# free -b -s 5 
  2.  total used free shared buffers cached 
  3. Mem: 8505901056 7528706048 977195008 0 260112384 6601158656 
  4. -/+ buffers/cache: 667435008 7838466048 
  5. Swap: 8587149312 163840 8586985472 
  6.      total used free shared buffers cached 
  7. Mem: 8505901056 7526936576 978964480 0 260128768 6601142272 
  8. -/+ buffers/cache: 665665536 7840235520 
  9. Swap: 8587149312 163840 8586985472 
  10.      total used free shared buffers cached 
  11. Mem: 8505901056 7523987456 981913600 0 260141056 6601129984 
  12. -/+ buffers/cache: 662716416 7843184640 
  13. Swap: 8587149312 163840 8586985472 

其中，“-b”表示以千字節(jié)(也就是1024字節(jié)為單位)來顯示內(nèi)存使用情況。

2.2 通過watch與free相結(jié)合動態(tài)監(jiān)控內(nèi)存狀況

watch是一個非常有用的命令，幾乎每個linux發(fā)行版都帶有這個工具，通過watch，可以動態(tài)的監(jiān)控命令的運行結(jié)果，省去手動執(zhí)行的麻煩。

可以在watch后面跟上需要運行的命令，watch就會自動重復(fù)去運行這個命令，默認是2秒鐘執(zhí)行一次，并把執(zhí)行的結(jié)果更新在屏幕上。例如：

  1. [root@webserver ~]# watch -n 3 -d free 
  2.  Every 3.0s: free Sun Nov 30 16:23:20 2008 
  3.      total used free shared buffers cached 
  4. Mem: 8306544 7349548 956996 0 203296 6500024 
  5. -/+ buffers/cache: 646228 7660316 
  6. Swap: 8385888 160 8385728 

其中，“-n”指定重復(fù)執(zhí)行的時間，“-d”表示高亮顯示變動。

2.3 vmstat命令監(jiān)控內(nèi)存

vmstat命令在監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)存方面功能強大，請看下面的一個輸出：

  1. procs ———–memory———- —swap– —–io—- –system– —-cpu—- 
  2.  r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa 
  3.  0 0 906440 22796 155616 1325496 340 180 2 4 1 4 80 0 10 10 
  4.  0 0 906440 42796 155616 1325496 320 289 0 54 1095 287 70 15 0 15 
  5.  0 0 906440 42884 155624 1325748 236 387 2 102 1064 276 78 2 5 15 

對于內(nèi)存的監(jiān)控，在vmstat中重點關(guān)注的是swpd、si和so行，從這個輸出可以看出，此系統(tǒng)內(nèi)存資源緊缺，swpd占用了900M左右內(nèi)存，si和so占用很大，而由于系統(tǒng)內(nèi)存的緊缺，導(dǎo)致出現(xiàn)15%左右的系統(tǒng)等待，此時增加系統(tǒng)的內(nèi)存是必須要做的。

2.4 sar -r命令組合

sar命令也可以監(jiān)控linux的內(nèi)存使用狀況，可以通過“sar –r”組合查看系統(tǒng)內(nèi)存和交換空間的使用率。請看下面的一個輸出：

  1. [root@webserver ~]# sar -r 2 3 
  2. Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 11/30/2008 _i686_ (8 CPU) 
  3.     09:57:33 PM kbmemfree kbmemused %memused kbbuffers kbcached kbcommit %commit 
  4. 09:57:35 PM 897988 7408556 89.19 249428 6496532 786556 4.71 
  5. 09:57:37 PM 898564 7407980 89.18 249428 6496532 784276 4.70 
  6. 09:57:39 PM 899196 7407348 89.17 249440 6496520 782132 4.69 
  7. Average: 898583 7407961 89.18 249432 6496528 784321 4.70 

其中：

Kbmemfree表示空閑物理內(nèi)存大小，kbmemused表示已使用的物理內(nèi)存空間大小，%memused表示已使用內(nèi)存占總內(nèi)存大小的百分比，kbbuffers和kbcached分別表示Buffer Cache和Page Cache的大小，kbcommit和%commit分別表示應(yīng)用程序當(dāng)前使用的內(nèi)存大小和使用百分比。

可以看出sar的輸出其實與free的輸出完全對應(yīng)，不過sar更加人性化，不但給出了內(nèi)存使用量，還給出了內(nèi)存使用的百分比以及統(tǒng)計的平均值。從%commit項可知，此系統(tǒng)目前內(nèi)存資源充足。

2.5 本節(jié)小結(jié)

上面介紹了內(nèi)存監(jiān)控常用的幾個指令以及一些經(jīng)驗規(guī)則，其實現(xiàn)在的系統(tǒng)在內(nèi)存方面出現(xiàn)的瓶頸已經(jīng)很少，因為內(nèi)存價格很低，充足的內(nèi)存已經(jīng)完全能滿足應(yīng)用程序和系統(tǒng)本身的需要，如果系統(tǒng)在內(nèi)存方面出現(xiàn)瓶頸，很大的可能是應(yīng)用程序本身的問題造成的。

3 磁盤I/O性能評估

在對磁盤I/O性能做評估之前，必須知道的幾個方面是：

  •  熟悉RAID存儲方式，可以根據(jù)應(yīng)用的不同，選擇不同的RAID方式，例如，如果一個應(yīng)用經(jīng)常有大量的讀操作，可以選擇RAID5方式構(gòu)建磁盤陣列存儲數(shù)據(jù)，如果應(yīng)用有大量的、頻繁的寫操作，可以選擇raid0存取方式，如果應(yīng)用對數(shù)據(jù)安全要求很高，同時對讀寫也有要求的話，可以考慮raid01存取方式等等。
  • 盡可能用內(nèi)存的讀寫代替直接磁盤I/O，使頻繁訪問的文件或數(shù)據(jù)放入內(nèi)存中進行操作處理，因為內(nèi)存讀寫操作比直接磁盤讀寫的效率要高千倍。
  • 將經(jīng)常進行讀寫的文件與長期不變的文件獨立出來，分別放置到不同的磁盤設(shè)備上。
  • 對于寫操作頻繁的數(shù)據(jù)，可以考慮使用裸設(shè)備代替文件系統(tǒng)。這里簡要講述下文件系統(tǒng)與裸設(shè)備的對比：

使用裸設(shè)備的優(yōu)點有：

  • 數(shù)據(jù)可以直接讀寫，不需要經(jīng)過操作系統(tǒng)級的緩存，節(jié)省了內(nèi)存資源，避免了內(nèi)存資源爭用。
  • 避免了文件系統(tǒng)級的維護開銷，比如文件系統(tǒng)需要維護超級塊、I-node等。
  • 避免了操作系統(tǒng)的cache預(yù)讀功能，減少了I/O請求。

使用裸設(shè)備的缺點是：

  • 數(shù)據(jù)管理、空間管理不靈活，需要很專業(yè)的人來操作。

其實裸設(shè)備的優(yōu)點就是文件系統(tǒng)的缺點，反之也是如此，這就需要我們做出合理的規(guī)劃和衡量，根據(jù)應(yīng)用的需求，做出對應(yīng)的策略。

下面接著介紹對磁盤IO的評估標準。

3.1 sar -d命令組合

通過“sar –d”組合，可以對系統(tǒng)的磁盤IO做一個基本的統(tǒng)計，請看下面的一個輸出：

  1. [root@webserver ~]# sar -d 2 3 
  2. Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 11/30/2008 _i686_ (8 CPU) 
  3.     11:09:33 PM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util 
  4. 11:09:35 PM dev8-0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 
  5.     11:09:35 PM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util 
  6. 11:09:37 PM dev8-0 1.00 0.00 12.00 12.00 0.00 0.00 0.00 0.00 
  7.     11:09:37 PM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util 
  8. 11:09:39 PM dev8-0 1.99 0.00 47.76 24.00 0.00 0.50 0.25 0.05 
  9.     Average: DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util 
  10. Average: dev8-0 1.00 0.00 19.97 20.00 0.00 0.33 0.17 0.02 

對上面每項的輸出解釋如下：

  • DEV表示磁盤設(shè)備名稱。
  • tps表示每秒到物理磁盤的傳送數(shù)，也就是每秒的I/O流量。一個傳送就是一個I/O請求，多個邏輯請求可以被合并為一個物理I/O請求。
  • d_sec/s表示每秒從設(shè)備讀取的扇區(qū)數(shù)(1扇區(qū)=512字節(jié))。
  • wr_sec/s表示每秒寫入設(shè)備的扇區(qū)數(shù)目。
  • avgrq-sz表示平均每次設(shè)備I/O操作的數(shù)據(jù)大小(以扇區(qū)為單位)。
  • avgqu-sz表示平均I/O隊列長度。
  • await表示平均每次設(shè)備I/O操作的等待時間(以毫秒為單位)。
  • svctm表示平均每次設(shè)備I/O操作的服務(wù)時間(以毫秒為單位)。
  • %util表示一秒中有百分之幾的時間用于I/O操作。

Linux中I/O請求系統(tǒng)與現(xiàn)實生活中超市購物排隊系統(tǒng)有很多類似的地方，通過對超市購物排隊系統(tǒng)的理解，可以很快掌握linux中I/O運行機制。比如：

avgrq-sz類似與超市排隊中每人所買東西的多少。

avgqu-sz類似與超市排隊中單位時間內(nèi)平均排隊的人數(shù)。

await類似與超市排隊中每人的等待時間。

svctm類似與超市排隊中收銀員的收款速度。

%util類似與超市收銀臺前有人排隊的時間比例。

對以磁盤IO性能，一般有如下評判標準：

正常情況下svctm應(yīng)該是小于await值的，而svctm的大小和磁盤性能有關(guān)，CPU、內(nèi)存的負荷也會對svctm值造成影響，過多的請求也會間接的導(dǎo)致svctm值的增加。

await值的大小一般取決與svctm的值和I/O隊列長度以及I/O請求模式，如果svctm的值與await很接近，表示幾乎沒有I/O等待，磁盤性能很好，如果await的值遠高于svctm的值，則表示I/O隊列等待太長，系統(tǒng)上運行的應(yīng)用程序?qū)⒆兟?，此時可以通過更換更快的硬盤來解決問題。

%util項的值也是衡量磁盤I/O的一個重要指標，如果%util接近100%，表示磁盤產(chǎn)生的I/O請求太多，I/O系統(tǒng)已經(jīng)滿負荷的在工作，該磁盤可能存在瓶頸。長期下去，勢必影響系統(tǒng)的性能，可以通過優(yōu)化程序或者通過更換更高、更快的磁盤來解決此問題。

3.2 iostat –d命令組合

通過“iostat –d”命令組合也可以查看系統(tǒng)磁盤的使用狀況，請看如下輸出：

  1. [root@webserver ~]# iostat -d 2 3 
  2. inux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 12/01/2008 _i686_ (8 CPU) 
  3. Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn 
  4. da 1.87 2.58 114.12 6479462 286537372 
  5. Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn 
  6. da 0.00 0.00 0.00 0 0 
  7. Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn 
  8. da 1.00 0.00 12.00 0 24 

對上面每項的輸出解釋如下：

  • Blk_read/s表示每秒讀取的數(shù)據(jù)塊數(shù)。
  • Blk_wrtn/s表示每秒寫入的數(shù)據(jù)塊數(shù)。
  • Blk_read表示讀取的所有塊數(shù)
  • Blk_wrtn表示寫入的所有塊數(shù)。

這里需要注意的一點是：上面輸出的第一項是系統(tǒng)從啟動以來到統(tǒng)計時的所有傳輸信息，從第二次輸出的數(shù)據(jù)才代表在檢測的時間段內(nèi)系統(tǒng)的傳輸值。

可以通過Blk_read/s和Blk_wrtn/s的值對磁盤的讀寫性能有一個基本的了解，如果Blk_wrtn/s值很大，表示磁盤的寫操作很頻繁，可以考慮優(yōu)化磁盤或者優(yōu)化程序，如果Blk_read/s值很大，表示磁盤直接讀取操作很多，可以將讀取的數(shù)據(jù)放入內(nèi)存中進行操作。對于這兩個選項的值沒有一個固定的大小，根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用的不同，會有不同的值，但是有一個規(guī)則還是可以遵循的：長期的、超大的數(shù)據(jù)讀寫，肯定是不正常的，這種情況一定會影響系統(tǒng)性能。

“iostat –x”組合還提供了對每個磁盤的單獨統(tǒng)計，如果不指定磁盤，默認是對所有磁盤進行統(tǒng)計，請看下面的一個輸出：

  1. [root@webserver ~]# iostat -x /dev/sda 2 3 
  2. Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 12/01/2008 _i686_ (8 CPU) 
  3.     avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle 
  4.  2.45 0.00 0.30 0.24 0.00 97.03 
  5.     Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util 
  6. sda 0.01 12.48 0.10 1.78 2.58 114.03 62.33 0.07 38.39 1.30 0.24 
  7.     avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle 
  8.  3.97 0.00 1.83 8.19 0.00 86.14 
  9.     Device:rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util 
  10. sda 0.00 195.00 0.00 18.00 0.00 1704.00 94.67 0.04 2.50 0.11 0.20 
  11.     avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle 
  12.  4.04 0.00 1.83 8.01 0.00 86.18 
  13.     Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util 
  14. sda 0.00 4.50 0.00 7.00 0.00 92.00 13.14 0.01 0.79 0.14 0.10 

這個輸出基本與“sar –d”相同，需要說明的幾個選項的含義為：

  • rrqm/s表示每秒進行merged的讀操作數(shù)目。
  • wrqm/s表示每秒進行 merge 的寫操作數(shù)目。
  • r/s表示每秒完成讀I/O設(shè)備的次數(shù)。
  • w/s表示每秒完成寫I/O設(shè)備的次數(shù)。
  • rsec/s表示每秒讀取的扇區(qū)數(shù)。
  • wsec/s表示每秒寫入的扇區(qū)數(shù)。

3.3 vmstat –d組合

通過“vmstat –d”組合也可以查看磁盤的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，情況下面的一個輸出：

  1. [root@webserver ~]# vmstat -d 3 2|grep sda 
  2. disk- ————reads———— ————writes———– —–IO—— 
  3.  total merged sectors ms total merged sectors ms cur sec 
  4. sda 239588 29282 6481862 1044442 4538678 32387680 295410812 186025580 0 6179 
  5. disk- ————reads———— ————writes———– —–IO—— 
  6.  total merged sectors ms total merged sectors ms cur sec 
  7. sda 239588 29282 6481862 1044442 4538680 32387690 295410908 186025581 0 6179 

這個輸出顯示了磁盤的reads、writes和IO的使用狀況。

3.4 本節(jié)小結(jié)

上面主要講解了對磁盤I/O的性能評估，其實衡量磁盤I/O好壞是多方面的，有應(yīng)用程序本身的，也有硬件設(shè)計上的，還有系統(tǒng)自身配置的問題等，要解決I/O的瓶頸，關(guān)鍵是要提高I/O子系統(tǒng)的執(zhí)行效率。例如，首要要從應(yīng)用程序上對磁盤讀寫進行優(yōu)化，能夠放到內(nèi)存執(zhí)行的操作，盡量不要放到磁盤，同時對磁盤存儲方式進行合理規(guī)劃，選擇適合自己的RAID存取方式，最后，在系統(tǒng)級別上，可以選擇適合自身應(yīng)用的文件系統(tǒng)，必要時使用裸設(shè)備提高讀寫性能。

4 網(wǎng)絡(luò)性能評估

網(wǎng)絡(luò)性能的好壞直接影響應(yīng)用程序?qū)ν馓峁┓?wù)的穩(wěn)定性和可靠性，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)性能，可以從以下幾個方面進行管理和優(yōu)化。

4.1 通過ping命令檢測網(wǎng)絡(luò)的連通性

如果發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)反應(yīng) 緩慢，或者連接中斷，可以通過ping來測試網(wǎng)絡(luò)的連通情況，請看下面的一個輸出：

  1. [root@webserver ~]# ping 10.10.1.254 
  2. PING 10.10.1.254 (10.10.1.254) 56(84) bytes of data. 
  3. 64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=0 ttl=64 time=0.235 ms 
  4. 64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.164 ms 
  5. 64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.210 ms 
  6. 64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.178 ms 
  7. 64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.525 ms 
  8. 64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=5 ttl=64 time=0.571 ms 
  9. 64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=6 ttl=64 time=0.220 ms 
  10. — 10.10.1.254 ping statistics — 
  11. 7 packets transmitted, 7 received, 0% packet loss, time 6000ms 
  12. rtt min/avg/max/mdev = 0.164/0.300/0.571/0.159 ms, pipe 2 

在這個輸出中，time值顯示了兩臺主機之間的網(wǎng)絡(luò)延時情況，如果此值很大，則表示網(wǎng)絡(luò)的延時很大，單位為毫秒。在這個輸出的最后，是對上面輸出信息的一個總結(jié)，packet loss表示網(wǎng)絡(luò)的丟包率，此值越小，表示網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量越高。

4.2 通過netstat –i組合檢測網(wǎng)絡(luò)接口狀況

netstat命令提供了網(wǎng)絡(luò)接口的詳細信息，請看下面的輸出：

  1. [root@webserver ~]# netstat -i 
  2. Kernel Interface table 
  3. Iface MTU Met RX-OK RX-ERR RX-DRP RX-OVR TX-OK TX-ERR TX-DRP TX-OVR Flg 
  4. eth0 1500 0 1313129253 0 0 0 1320686497 0 0 0 BMRU 
  5. eth1 1500 0 494902025 0 0 0 292358810 0 0 0 BMRU 
  6. lo 16436 0 41901601 0 0 0 41901601 0 0 0 LRU 

對上面每項的輸出解釋如下：

  1.  Iface表示網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口名稱。 
  2.  MTU表示最大傳輸單元，單位字節(jié)。 
  3.  RX-OK/TX-OK表示已經(jīng)準確無誤的接收/發(fā)送了多少數(shù)據(jù)包。 
  4.  RX-ERR/TX-ERR表示接收/發(fā)送數(shù)據(jù)包時產(chǎn)生了多少錯誤。 
  5.  RX-DRP/TX-DRP表示接收/發(fā)送數(shù)據(jù)包時丟棄了多少數(shù)據(jù)包。 
  6.  RX-OVR/TX-OVR表示由于誤差而遺失了多少數(shù)據(jù)包。 
  7.  Flg表示接口標記，其中： 
  8.  L：表示該接口是個回環(huán)設(shè)備。 
  9.  B：表示設(shè)置了廣播地址。 
  10.  M：表示接收所有數(shù)據(jù)包。 
  11.  R：表示接口正在運行。 
  12.  U：表示接口處于活動狀態(tài)。 
  13.  O：表示在該接口上禁用arp。 
  14.  P：表示一個點到點的連接。 

正常情況下，RX-ERR/TX-ERR、RX-DRP/TX-DRP和RX-OVR/TX-OVR的值都應(yīng)該為0，如果這幾個選項的值不為0，并且很大，那么網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量肯定有問題，網(wǎng)絡(luò)傳輸性能也一定會下降。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸存在問題是，可以檢測網(wǎng)卡設(shè)備是否存在故障，如果可能，可以升級為千兆網(wǎng)卡或者光纖網(wǎng)絡(luò)，還可以檢查網(wǎng)絡(luò)部署環(huán)境是否合理。

4.3 通過netstat –r組合檢測系統(tǒng)的路由表信息

在網(wǎng)絡(luò)不通，或者網(wǎng)絡(luò)異常時，首先想到的就是檢查系統(tǒng)的路由表信息，“netstat –r”的輸出結(jié)果與route命令的輸出完全相同，請看下面的一個實例：

  1. [root@webserver ~]# netstat -r 
  2. Kernel IP routing table 
  3. Destination Gateway Genmask Flags MSS Window irtt Iface 
  4. 10.10.1.0 * 255.255.255.0 U 0 0 0 eth0 
  5. 192.168.200.0 * 255.255.255.0 U 0 0 0 eth1 
  6. 169.254.0.0 * 255.255.0.0 U 0 0 0 eth1 
  7. default 10.10.1.254 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0 

關(guān)于輸出中每項的具體含義，已經(jīng)在前面章節(jié)進行過詳細介紹，這里不再多講，這里我們重點關(guān)注的是default行對應(yīng)的值，default項表示系統(tǒng)的默認路由，對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口為eth0。

4.4 通過sar –n組合顯示系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)

sar提供四種不同的選項來顯示網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計信息，通過“-n”選項可以指定4個不同類型的開關(guān)：DEV、EDEV、SOCK和FULL。DEV顯示網(wǎng)絡(luò)接口信息，EDEV顯示關(guān)于網(wǎng)絡(luò)錯誤的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，SOCK顯示套接字信息，F(xiàn)ULL顯示所有三個開關(guān)。請看下面的一個輸出：

  1. [root@webserver ~]# sar -n DEV 2 3 
  2. Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 12/01/2008 _i686_ (8 CPU) 
  3.     02:22:31 PM IFACE rxpck/s txpck/s rxkB/s txkB/s rxcmp/s txcmp/s rxmcst/s 
  4. 02:22:33 PM lo 31.34 31.34 37.53 37.53 0.00 0.00 0.00 
  5. 02:22:33 PM eth0 199.50 279.60 17.29 344.12 0.00 0.00 0.00 
  6. 02:22:33 PM eth1 5.47 4.98 7.03 0.36 0.00 0.00 0.00 
  7. 02:22:33 PM sit0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 
  8.     02:22:33 PM IFACE rxpck/s txpck/s rxkB/s txkB/s rxcmp/s txcmp/s rxmcst/s 
  9. 02:22:35 PM lo 67.66 67.66 74.34 74.34 0.00 0.00 0.00 
  10. 02:22:35 PM eth0 159.70 222.39 19.74 217.16 0.00 0.00 0.00 
  11. 02:22:35 PM eth1 3.48 4.48 0.44 0.51 0.00 0.00 0.00 
  12. 02:22:35 PM sit0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 
  13.     02:22:35 PM IFACE rxpck/s txpck/s rxkB/s txkB/s rxcmp/s txcmp/s rxmcst/s 
  14. 02:22:37 PM lo 4.52 4.52 9.25 9.25 0.00 0.00 0.00 
  15. 02:22:37 PM eth0 102.51 133.67 20.67 116.14 0.00 0.00 0.00 
  16. 02:22:37 PM eth1 27.14 67.34 2.42 89.26 0.00 0.00 0.00 
  17. 02:22:37 PM sit0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 
  18.     Average: IFACE rxpck/s txpck/s rxkB/s txkB/s rxcmp/s txcmp/s rxmcst/s 
  19. Average: lo 34.61 34.61 40.48 40.48 0.00 0.00 0.00 
  20. Average: eth0 154.08 212.15 19.23 226.17 0.00 0.00 0.00 
  21. Average: eth1 11.98 25.46 3.30 29.85 0.00 0.00 0.00 
  22. Average: sit0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 

對上面每項的輸出解釋如下：

  • IFACE表示網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備。
  • rxpck/s表示每秒鐘接收的數(shù)據(jù)包大小。
  • txpck/s表示每秒鐘發(fā)送的數(shù)據(jù)包大小。
  • rxkB/s表示每秒鐘接收的字節(jié)數(shù)。
  • txkB/s表示每秒鐘發(fā)送的字節(jié)數(shù)。
  • rxcmp/s表示每秒鐘接收的壓縮數(shù)據(jù)包。
  • txcmp/s表示每秒鐘發(fā)送的壓縮數(shù)據(jù)包。
  • rxmcst/s表示每秒鐘接收的多播數(shù)據(jù)包。

通過“sar –n”的輸出，可以清楚的顯示網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送、接收數(shù)據(jù)的統(tǒng)計信息。此外還可以通過“sar -n EDEV 2 3”來統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)錯誤信息等。

4.5 小結(jié)

本節(jié)通過幾個常用的網(wǎng)絡(luò)命令介紹了對網(wǎng)絡(luò)性能的評估，事實上，網(wǎng)絡(luò)問題是簡單而且容易處理的，只要我們根據(jù)上面給出的命令，一般都能迅速定位問題。解決問題的方法一般是增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，或者優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)部署環(huán)境。

除了上面介紹的幾個命令外，排查網(wǎng)絡(luò)問題經(jīng)常用到的命令還有traceroute，主要用于跟蹤數(shù)據(jù)包的傳輸路徑，還有nslookup命令，主要用于判斷DNS解析信息。

責(zé)任編輯：華軒 來源： 今日頭條
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