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RAMswap out：即so，表示虚拟内存的页导出，即从RAM交换到SWAP DISK。
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 ~]# uptime16:38:00 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。
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 ~]# vmstat 2 3procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu------r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st0 0 0 162240 8304 67032 0 0 13 21 1007 23 0 1 98 0 00 0 0 162240 8304 67032 0 0 1 0 1010 20 0 1 100 0 00 0 0 162240 8304 67032 0 0 1 1 1009 18 0 199 0 0●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%，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CPUsar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 5Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 11/28/2008 _i686_ (8 CPU)11:41:24 AM CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle11:41:27 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：●%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 -mtotal used free shared buffers cached Mem: 8111 7185 926 0 243 6299-/+ buffers/cache: 643 7468Swap: 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<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 ~]# vmstat 2 3procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu------r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st0 0 0 162240 8304 67032 0 0 13 21 1007 23 0 1 98 0 00 0 0 162240 8304 67032 0 0 1 0 1010 20 0 1 100 0 00 0 0 162240 8304 67032 0 0 1 1 1009 18 0 199 0 0●memoryswpd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。
●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 -d 2 3Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 12/01/2008 _i686_ (8 CPU)Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtnsda 1.87 2.58 114.12 6479462 286537372Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtnsda 0.00 0.00 0.00 0 0Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtnsda 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。
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 -d 2 3Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 11/30/2008 _i686_ (8 CPU)11:09:33 PM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util11:09:35 PM dev8-0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.000.00 0.00 0.0011:09:35 PM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util11:09:37 PM dev8-0 1.00 0.00 12.00 12.00 0.000.00 0.00 0.0011:09:37 PM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util11:09:39 PM dev8-0 1.99 0.00 47.76 24.00 0.000.50 0.25 0.05Average: DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %utilAverage: dev8-0 1.00 0.00 19.97 20.00 0.000.33 0.17 0.02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）。