操作系统性能分析

操作系统性能分析1Linux系统性能评估与优化1.1影响Linux性能的因素＞CPU＞内存＞磁盘I/O带宽＞网络I/O带宽1.2系统性能评估标准影响性能因素评判标准好坏糟糕CPUuser%+sys%<70%user%+sys%=85%user%+sys%>=90%内存SwapIn(si)=0SwapOut(so)=0PerCPUwith10page/sMoreSwapIn&SwapOut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。swapin：即si，表示虚拟内存的页导入，即从SWAPDISK交换到RAMswapout:即so，表示虚拟内存的页导出，即从RAM交换到SWAPDISK。1.3系统性能分析工具常用系统命令Vmstat、sar、iostat、netstat、free、ps、top等常用组合方式用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1.4性能评估与优化过程1.4.1系统整体性能评估（uptime命令）[root@web1~]#uptime16:38:00up118days,3:01,5users,loadaverage:1.22,1.02,0.91这里需要注意的是：loadaverage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loadaverage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loadaverage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。1.4.2cpu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~]#vmstat23procsmemory————swap--io-system--cpurbswpdfreebuffcachesisobiboincsussyidwast000162240830467032001321100723019800000162240830467032001010102001100000001622408304670320011100918019900•Procsr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。•Cpuus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%，（2）利用sar命令监控系统CPU如果us+sy大于80%说明可能存在CPU资源不足。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-u35Linux2.6.9-42.ELsmp(webserver)11/28/2008__i686_(8CPU)11:41:24AMCPU%user%nice%system%iowait%steal%idle11:41:27AMall0.880.000.290.000.0098.8311:41:30AMall0.130.00099.5011:41:33AMall0.040.000.040.000.0099.9211:41:36AMall90.080.0009.6311:41:39AMall0.380.000.170.040.0099.41Average:all0.340.000.160.050.0099.45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。1.4.3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-mtotalusedfreesharedbufferscachedMem:8111718592602436299-/+buffers/cache:6437468Swap:818908189一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@node1~]#vmstat23procsmemoryswap--iosystem--cpurbswpdfreebuffcachesisobiboincsussyidwast000162240830467032001321100723019800000162240830467032001010102001100000001622408304670320011100918019900memoryswpd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bufferscache的内存数量，一般对块设备的读写才需要缓冲。cache列表示pagecached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。swapsi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。1.4.4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@webserver~]#iostat-d23Linux2.6.9-42.ELsmp（webserver）12/01/2008_i686_（8CPU）Device:tpsBlk_read/sBlk_wrtn/sBlk_readBlk_wrtnsda1.872.58114.126479462286537372

Device:tpsBlk_read/sBlk_wrtn/sBlk_readBlk_wrtnsda0.000.000.0000Device:tpsBlk_read/sBlk_wrtn/sBlk_readBlk_wrtnsda1.000.0012.00024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：[root@webserver~]#sar-d23>Linux2.6.9-42.ELsmp(webserver)11/30/2008_i686_(8CPU)>>11:09:33PMDEVtpsrd_sec/swr_sec/savgrq-szavgqu-szawait>svctm11:09:35%utilPMdev8-00.000.000.000.000.00>>0.000.000.0011:09:35PMDEVtpsrd_sec/swr_sec/savgrq-szavgqu-szawait>svctm11:09:37%utilPMdev8-01.000.0012.0012.000.00>>0.0011:09:370.000.00PMDEVtpsrd_sec/swr_sec/savgrq-szavgqu-szawait>svctm11:09:39%utilPMdev8-01.990.0047.7624.000.00>>0.50Average:0.250.05DEVtpsrd_sec/swr_sec/savgrq-szavgqu-szawait>svctmAverage:%utildev8-01.000.0019.9720.000.000.330.170.02>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。1.4.5网络性能评估通过ping命令检测网络的连通性通过netstat-i组合检测网络接口状况通过netstat-r组合检测系统的路由表信息通过sar-n组合显示系统的网络运行状态1.5Linux性能优化编辑/etc/security/limits.conf，添加以下内容:*hardnproc32721*softnofile65535*hardnofile65536保存后生效编辑/etc/sysctl.conf，添加以下内容：net.ipv4.tcp_fin_timeout=15net.ipv4.tcp_tw_reuse=1net.ipv4.tcp_tw_recycle=1fs.file-max=131072kernel.sem=25032000100128net.ipv4.tcp_rmem=40968738016777216net.ipv4.tcp_wmem=40966553616777216net.ipv4.ip_local_port_range=102465000net.core.rmem_max=16777216net.core.wmem_max=16777216net.core.rmem_default=16777216net.core.wmem_default=16777216net.ipv4.tcp_keepalive_probes=5net.ipv4.tcp_keepalive_intvl=15dev_max_backlog=3000net.core.somaxconn=3000net.ipv4.tcp