Linux服務器性能評估

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

影響性能因素	評判標準
	好	壞	糟糕
CPU	user% + sys%< 70%	user% + sys%= 85%	user% + sys% >=90%
內存	Swap In（si）＝0Swap Out（so）＝0	Per CPU with 10 page/s	More Swap In & Swap Out
磁盤	iowait % < 20%	iowait % =35%	iowait % >= 50%

 

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）

1 2	[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：

1 2 3 4 5 6

[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：

1 2 3 4 5 6 7 8 9

[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：

1 2 3 4 5

[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

1 2 3 4 5 6

[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

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

[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：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

[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

五、Oracle在Linux下的性能優化

Oracle數據庫內存參數的優化

• 與oracle相關的系統內核參數
• SGA、PGA參數設置

Oracle下磁盤存儲性能優化

• 文件系統的選擇（ext2/ext3、xfs、ocfs2）
• Oracle ASM存儲

1.優化oracle性能參數之前要了解的情況

• 1）物理內存有多大
• 2）操作系統估計要使用多大內存
• 3）數據庫是使用文件系統還是裸設備
• 4）有多少併發連接
• 5）應用是OLTP類型還是OLAP類型

2.oracle數據庫內存參數的優化

（1）系統內核參數

修改 /etc/sysctl.conf 這個文件，加入以下的語句：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

kernel.shmmax = 2147483648   kernel.shmmni = 4096   kernel.shmall = 2097152   kernel.sem = 250 32000 100 128   fs.file-max = 65536   net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000

參數依次爲：

• Kernel.shmmax:共享內存段的最大尺寸（以字節爲單位）。
• Kernel.shmmni：系統中共享內存段的最大數量。
• Kernel.shmall：共享內存總量，以頁爲單位。
• fs.file-max：文件句柄數，表示在Linux系統中可以打開的文件數量。
• net.ipv4.ip_local_port_range：應用程序可使用的IPv4端口範圍。

需要注意的幾個問題

關於Kernel.shmmax

Oracle SGA 由共享內存組成，如果錯誤設置 SHMMAX可能會限制SGA 的大小，SHMMAX設置不足可能會導致以下問題：ORA-27123:unable to attach to shared memory segment，如果該參數設置小於Oracle SGA設置，那麼SGA就會被分配多個共享內存段。這在繁忙的系統中可能成爲性能負擔，帶來系統問題。

Oracle建議Kernel.shmmax最好大於sga，以讓oracle共享內存區SGA在一個共享內存段中，從而提高性能。

關於Kernel.shmall

表示系統共享內存總大小，以頁爲單位。

一個32位的Linux系統，8G的內存，可以設置kernel.shmall = 2097152，即爲： 2097152*4k/1024/1024 = 8G就是說可用共享內存一共8G，這裏的4K是32位操作系統一頁的大小，即4096字節。

關於Kernel.shmmni

表示系統中共享內存段的最大數量。系統默認是4096，一般無需修改，在SUN OS下還有Kernel.shmmin參數，表示共享內存段最小尺寸，勿要混餚！
（2）SGA、PAG參數的設置

A Oracle在內存管理方面的改進

Oracle 9i通過參數PGA_AGGREGATE_TARGET參數實現PGA自動管理 Oracle 10g通過參數SGA_TARGET參數實現了SGA的自動管理，

Oracle 11g實現了數據庫所有內存塊的全自動化管理，使得動態管理SGA和PGA成爲現實。

自動內存管理的兩個參數：

• MEMORY_TARGET：表示整個ORACLE實例所能使用的內存大小，包括PGA和SGA的整體大小，即這個參數是動態的，可以動態控制SGA和PGA的大小。
• MEMORY_MAX_TARGET：這個參數定義了MEMORY_TARGET最大可以達到而不用重啓實例的值，如果沒有設置MEMORY_MAX_TARGET值，默認等於MEMORY_TARGET的值。

使用動態內存管理時，SGA_TARGET和PGA_AGGREGATE_TARGET代表它們各自內存區域的最小設置，要讓Oracle完全控制內存管理，這兩個參數應該設置爲0。

B Oracle五種內存管理方式

• 自動內存管理,即AMM (Automatic Memory Management）
• 自動共享內存管理，即ASMM（Automatic Shared Memory Management）
• 手動共享內存管理
• 自動PGA管理
• 手動PGA管理

自動內存管理（AMM）

默認安裝oracle11g的實例就是AMM方式。通過如下查看：

示例如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

SQL> show parameters target NAME TYPE VALUE ———— ——————— —————— ———————- archive_lag_target integer 0 db_flashback_retention_target integer 1860 fast_start_io_target integer 0 fast_start_mttr_target integer 0 memory_max_target big integer 1400M memory_target big integer 1400M pga_aggregate_target big integer 0 sga_target big integer 0

注意：如果初始化參數 LOCK_SGA ＝ true ，則 AMM 是不可用的。

自動共享內存管理

自動共享內存管理是oracle10g引進的，如果要使用自動共享內存管理，只需設置MEMORY_TARGET=0，然後顯式指定SGA_TARGET即可。

示例如下：

1 2 3 4 5

SQL> alter system set memory_target=0 scope=both; System altered. SQL> alter system set sga_target=1024m scope=both; System altered. SQL>

手工共享內存管理

Oracle9i以及以前版本，只能手工設置共享內存管理，如果要使用手動共享內存管理，首先需要設置SGA_TARGET 與MEMORY_TARGET爲0。

SGA包含主要參數有：

• share_pool_size：共享池大小，建議300-500M之間。
• Log_buffer：日誌緩衝區大小，建議1-3M之間。
• Large_pool_size：大緩衝池大小，非MTS系統，建議在20-30M之間。
• Java_pool_size：java池大小，沒有java應用時，建議10-20M之間。
• db_cache_size：數據緩衝區大小，根據可使用內存大小，儘可能大。

自動PAG管理

Oracle9i版本引入了自動PGA管理，如果使用的是AMM管理方式，則無需擔心PGA的配置，但是如果對對AMM管理不放心的話，可以設置自動PGA管理，設置

WORKAREA_SIZE_POLICY ＝ AUTO

然後指定PGA_AGGREGATE_TARGET大小即可。，

手工PAG管理

如果要做到精確的控制PGA，還可以設置手動管理PGA，設置

WORKAREA_SIZE_POLICY = manual

然後分別指定PGA相關參數即可：

PGA相關參數有：

SORT_AREA_SIZE

SORT_AREA_RETAINED_SIZE，

3.Oracle下磁盤存儲性能優化

① 選擇文件系統存取數據

文件系統的選擇

• 單一文件系統（ext2、ext3、xfs等）
• 集羣文件系統（gfs、ocfs2）

文件系統存儲優缺點：

優點：管理維護方便。

缺點：數據讀寫要經過操作系統級的緩存，效率不是很高。

② ASM（Automatic Storage Management）

ASM優點：

數據可直接讀寫，無需經過操作系統存取效率很高，讀寫效率與直接的原始設備基本相同。

Oracle提供了專門的管理和維護工具