Linux性能測試指標評估

　一、影響Linux服務器性能的因素
　　1. 操作系統級
　　· CPU
　　· 內存
　　· 磁盤I/O帶寬
　　· 網絡I/O帶寬
　　2. 程序應用級
　　二、系統性能評估標準
　　影響性能因素

　　其中：
　　%user：表示CPU處在用戶模式下的時間百分比。
　　%sys：表示CPU處在系統模式下的時間百分比。
　　%iowait：表示CPU等待輸入輸出完成時間的百分比。
　　swap in：即si，表示虛擬內存的頁導入，即從SWAP DISK交換到RAM
　　swap out：即so，表示虛擬內存的頁導出，即從RAM交換到SWAP DISK。
　　三、系統性能分析工具
　　1.常用系統命令
　　Vmstat、sar、iostat、netstat、free、ps、top等
　　2.常用組合方式
　　用vmstat、sar、iostat檢測是否是CPU瓶頸
　　用free、vmstat檢測是否是內存瓶頸
　　用iostat檢測是否是磁盤I/O瓶頸
　　用netstat檢測是否是網絡帶寬瓶頸
　　四、Linux性能評估與優化
　　1. 系統整體性能評估（uptime命令）
　　Shell
　　[root@server ~]# uptime
　　16:38:00 up 118 days, 3:01, 5 users, load average: 1.22, 1.02, 0.91
　　這裏需要注意的是：load average這個輸出值，這三個值的大小一般不能大於系統CPU的個數，例如，本輸出中系統有8個CPU,如果load average的三個值長期大於8時，說明CPU很繁忙，負載很高，可能會影響系統性能，但是偶爾大於8時，倒不用擔心，一般不會影響系統性能。相反，如果load average的輸出值小於CPU的個數，則表示CPU還有空閒的時間片，比如本例中的輸出，CPU是非常空閒的。
　　2. CPU性能評估
　　（1）利用vmstat命令監控系統CPU
　　該命令可以顯示關於系統各種資源之間相關性能的簡要信息，這裏我們主要用它來看CPU一個負載情況。
　　下面是vmstat命令在某個系統的輸出結果：
　　Shell
　　[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
　　· Procs
　　r列表示運行和等待cpu時間片的進程數，這個值如果長期大於系統CPU的個數，說明CPU不足，需要增加CPU。
　　b列表示在等待資源的進程數，比如正在等待I/O、或者內存交換等。
　　· Cpu
　　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，但是如果長期大於50%，就需要考慮優化程序或算法。
　　sy列顯示了內核進程消耗的CPU時間百分比。Sy的值較高時，說明內核消耗的CPU資源很多。
　　根據經驗，us+sy的參考值爲80%，如果us+sy大於 80%說明可能存在CPU資源不足。
　　（2）利用sar命令監控系統CPU
　　sar功能很強大，可以對系統的每個方面進行單獨的統計，但是使用sar命令會增加系統開銷，不過這些開銷是可以評估的，對系統的統計結果不會有很大影響。
　　下面是sar命令對某個系統的CPU統計輸出：
　　Shell
　　[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
　　對上面每項的輸出解釋如下：
　　· %user列顯示了用戶進程消耗的CPU 時間百分比。
　　· %nice列顯示了運行正常進程所消耗的CPU 時間百分比。
　　· %system列顯示了系統進程消耗的CPU時間百分比。
　　· %iowait列顯示了IO等待所佔用的CPU時間百分比
　　· %steal列顯示了在內存相對緊張的環境下pagein強制對不同的頁面進行的steal操作 。
　　· %idle列顯示了CPU處在空閒狀態的時間百分比。
　　問題
　　1.你是否遇到過系統CPU整體利用率不高，而應用緩慢的現象？
　　在一個多CPU的系統中，如果程序使用了單線程，會出現這麼一個現象，CPU的整體使用率不高，但是系統應用卻響應緩慢，這可能是由於程序使用單線程的原因，單線程只使用一個CPU，導致這個CPU佔用率爲100%，無法處理其它請求，而其它的CPU卻閒置，這就導致了整體CPU使用率不高，而應用緩慢現象的發生。
　　3. 內存性能評估
　　（1）利用free指令監控內存
　　free是監控linux內存使用狀況最常用的指令，看下面的一個輸出：
　　Shell
　　[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
　　一般有這樣一個經驗公式：應用程序可用內存/系統物理內存>70%時，表示系統內存資源非常充足，不影響系統性能，應用程序可用內存/系統物理內存<20%時，表示系統內存資源緊缺，需要增加系統內存，20%<應用程序可用內存/系統物理內存<70%時，表示系統內存資源基本能滿足應用需求，暫時不影響系統性能。
　　（2）利用vmstat命令監控內存
　　Shell
　　[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
　　· memory
　　swpd列表示切換到內存交換區的內存數量（以k爲單位）。如果swpd的值不爲0，或者比較大，只要si、so的值長期爲0，這種情況下一般不用擔心，不會影響系統性能。
　　free列表示當前空閒的物理內存數量（以k爲單位）
　　buff列表示buffers cache的內存數量，一般對塊設備的讀寫才需要緩衝。
　　cache列表示page cached的內存數量，一般作爲文件系統cached，頻繁訪問的文件都會被cached，如果cache值較大，說明cached的文件數較多，如果此時IO中bi比較小，說明文件系統效率比較好。
　　· swap
　　si列表示由磁盤調入內存，也就是內存進入內存交換區的數量。
　　so列表示由內存調入磁盤，也就是內存交換區進入內存的數量。
　　一般情況下，si、so的值都爲0，如果si、so的值長期不爲0，則表示系統內存不足。需要增加系統內存。
　　4.磁盤I/O性能評估
　　（1）磁盤存儲基礎
　　· 熟悉RAID存儲方式，可以根據應用的不同，選擇不同的RAID方式。
　　· 儘可能用內存的讀寫代替直接磁盤I/O，使頻繁訪問的文件或數據放入內存中進行操作處理，因爲內存讀寫操作比直接磁盤讀寫的效率要高千倍。
　　· 將經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備上。
　　· 對於寫操作頻繁的數據，可以考慮使用裸設備代替文件系統。
　　使用裸設備的優點有：
　　· 數據可以直接讀寫，不需要經過操作系統級的緩存，節省了內存資源，避免了內存資源爭用。
　　· 避免了文件系統級的維護開銷，比如文件系統需要維護超級塊、I-node等。
　　· 避免了操作系統的cache預讀功能，減少了I/O請求。
　　使用裸設備的缺點是：
　　· 數據管理、空間管理不靈活，需要很專業的人來操作。
　　（2）利用iostat評估磁盤性能
　　Shell
　　[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
　　對上面每項的輸出解釋如下：
　　· Blk_read/s表示每秒讀取的數據塊數。
　　· Blk_wrtn/s表示每秒寫入的數據塊數。
　　· Blk_read表示讀取的所有塊數。
　　· Blk_wrtn表示寫入的所有塊數。
　　1. 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瞭解，如果Blk_wrtn/s值很大，表示磁盤的寫操作很頻繁，可以考慮優化磁盤或者優化程序，如果Blk_read/s值很大，表示磁盤直接讀取操作很多，可以將讀取的數據放入內存中進行操作。
　　2. 對於這兩個選項的值沒有一個固定的大小，根據系統應用的不同，會有不同的值，但是有一個規則還是可以遵循的：長期的、超大的數據讀寫，肯定是不正常的，這種情況一定會影響系統性能。
　　（3）利用sar評估磁盤性能
　　通過“sar –d”組合，可以對系統的磁盤IO做一個基本的統計，請看下面的一個輸出：
　　Shell
　　[root@webserver ~]# sar -d 2 3
　　Linux 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 %util
　　11:09:35 PM dev8-0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
　　
　　11:09:35 PM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
　　11:09:37 PM dev8-0 1.00 0.00 12.00 12.00 0.00 0.00 0.00 0.00
　　
　　11:09:37 PM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
　　11:09:39 PM dev8-0 1.99 0.00 47.76 24.00 0.00 0.50 0.25 0.05
　　
　　Average: DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
　　Average: dev8-0 1.00 0.00 19.97 20.00 0.00 0.33 0.17 0.02
　　需要關注的幾個參數含義：
　　· await表示平均每次設備I/O操作的等待時間（以毫秒爲單位）。
　　· svctm表示平均每次設備I/O操作的服務時間（以毫秒爲單位）。
　　· %util表示一秒中有百分之幾的時間用於I/O操作。
　　對以磁盤IO性能，一般有如下評判標準：
　　正常情況下svctm應該是小於await值的，而svctm的大小和磁盤性能有關，CPU、內存的負荷也會對svctm值造成影響，過多的請求也會間接的導致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的值遠高於svctm的值，則表示I/O隊列等待太長，系統上運行的應用程序將變慢，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%，表示磁盤產生的I/O請求太多，I/O系統已經滿負荷的在工作，該磁盤可能存在瓶頸。長期下去，勢必影響系統的性能，可以通過優化程序或者通過更換更高、更快的磁盤來解決此問題。
　　5. 網絡性能評估
　　（1）通過ping命令檢測網絡的連通性
　　（2）通過netstat –i組合檢測網絡接口狀況
　　（3）通過netstat –r組合檢測系統的路由表信息
　　（4）通過sar –n組合顯示系統的網絡運行狀態