Linux系统性能优化思路和优化方法及Linux性能调优经验总结.docx
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1、Linux系统性能优化思路和优化方法及Linux性能调优经验总结一、影响LinUX性能的各种因素1、系统硬件资源(1)CPU如何判断多核CPU与超线程消耗CPU的业务:动态Web服务、mail服务(2)内存物理内存与swap的取舍选择64位LinUX操作系统消耗内存的业务:内存数据库(redis/hbase/mongodb)(3)磁盘IORAID技术(RAID0/1/5/01/10)SSD磁盘消耗磁盘的业务:数据库服务器(4)网络带宽网卡/交换机的选择操作系统双网卡绑定消耗带宽的业务:hadoop平台、视频业务平台2、操作系统相关资源(1)系统安装优化磁盘分区、RAlD设置、SWaP设置(2)
2、内核参数优化ulimit-n(最大打开文件数)ulimit-u(最大用户数)(3)文件系统优化ext2:LinUX下标准文件系统,无日志记录(inode)功能。ext3:在ext2基础上增加了日志记录功能(inode),仅支持32000个子目录。ex4:ext3的后续版本,LinUX2.6.28内核开始支持。无限子目录支持,快速fsckoxfs:高性能文件系统,LinUX3.10内核开始默认支持。建议:读操作频繁,同时小文件众多的应用:首选ext4文件系统,接下来依次是xfsext3写操作频繁的应用,首选是Xfs,接下来依次是ext4和ext3对性能要求开高、数据安全要求开高的业务,ext3是
3、比较好的选择。3、程序问题此类问题需要开发人员查看代码,介入处理。但作为运维人员需要给出程序问题的有力证据。二、LinUX性能优化工具1、CPU性能评估工具(1)VmStat(系统默认自带)利用VmStat命令可以对操作系统的内存信息、进程状态、CPU活励等进行监视。常用方式:Vmstat23表示每3秒更新一次输出信息,统计5次后停止输出。下面是vmstat命令在某个系统的输出结果:rootnodelvraslat23procsmemoryswapiosystem-cpu_rbSWPdfreebuffcachesiSObiboinCSussyidwast00016224083046703200
4、1321100723019800000162240830467032001010102001100000001622408304670320011100918019900对上面每项的输出解释如下: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。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
5、)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Caehed,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。IO项显示磁盘读写状况Bi列表示从块设备读入数据的总量(即读磁盘)(每秒kb)
6、。B。列表示写入到块设备的数据总量(即写磁盘)(每秒kb)。这里我们设置的bi+bo参考值为1000,如果超过1000,而且Wa值较大,则表示系统磁盘IO有问题,应该考虑提高磁盘的读写性能。SyStem显示采集间隔内发生的中断数in列表示在某一时间间隔中观测到的每秒设备中断数。CS列表示每秒产生的上下文切换次数。上面这2个值越大,会看到由内核消耗的CPU时间会越多。CPU项显示了CPU的使用状态,此列是我们关注的重点。US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印U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
7、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。id列显示了CPU处在空闲状态的时间百分比。Wa列显示了10等待所占用的CPU时间百分比。Wa值越高,说明IO等待越严重,根据经验,Wa的参考值为20%,如果Wa超过20%,说明IO等待严重,引起IO等待的原因可能是磁盘大量随机读写造成的,也可能是磁盘或者磁盘控制器的带宽瓶颈造成的(主要是块操作)。综上所述,在对CPU的评估中,需要重点注意的是procs项r列的值和CPU项中us、Sy和id列的值。(2) iostat(需要安装SySStat工具包)i
8、ostat是I/OStatiStiCS(输入/输出统计)的缩写,主要的功能是对系统的磁盘I/O操作进行监视。常用方式:iostat-c35其中,-C表示显示CPU的使用情况,-d:显示磁盘的使用情况。(3) uptime命令uptime是监控系统性能最常用的一个命令,主要用来统计系统当前的运行状况,输出的信息依次为:系统现在的时间、系统从上次开机到现在运行了多长时间、系统目前有多少登陆用户、系统在一分钟内、五分钟内、十五分钟内的平均负载。2、内存性能评估(1) free命令free命令是监控Iinux内存使用状况最常用的指令常见用法:free-m看下面的一个输出:root*ebserverfr
9、ee-mtotalusedfreesharedbufferscachedMera:8111718592502436299-/+buffers/cache:6437468Swap:818908189“free-m”表示以M为单位查看内存使用情况,在这个输出中,我们重点关注的应该是free列与CaChed列的输出值,由输出可知,此系统共8G内存,系统空闲内存还有925M,其中,BufferCache占用了243M,PageCache占用了6299M,由此可知系统缓存了很多的文件和目录,而对于应用程序来说,可以使用的内存还有7468M,当然这个7468M包含了BUffelCaChe和PageCaCh
10、e的值。在SW叩项可以看出,交换分区还未使用。所以从应用的角度来说,此系统内存资源还非常充足。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%util11:09:35PMdev8-00.000.000.000.000.000.000.000.0011:09:35PMDEVtpsrd_sec/swr_sec/savgrq-szavgqu-szavaitsvctm%util11:09:37PMdev8-01.000.0012.0012.000.000.00
11、0.000.0011:09:37PMDEVtpsrd_sec/swr_sec/savgrq-szavgqu-szawaitsvctm%uti111:09:39PMdev8-01.990.0047.7624.000.000.500.250.05Average:DEVtpsrd_sec/swr_sec/savgrq-szavgqu-szawaitsvctmutilAverage:dcv8-011.000.0019.9720.000.000.330.170.02对上面每项的输出解释如下:DEV表示磁盘设备名称。tps表示每秒到物理磁盘的传送数,也就是每秒的I/O流量。一个传送就是一个I/O请求,多个
12、逻辑请求可以被合并为一个物理I/O请求。rd_sec/S表示每秒从设备读取的扇区数(1扇区=512字节)。wr_sec/s表示每秒写入设备的扇区数目。avgrq-sz表不平均每次设备I/O操作的数据大小(以扇区为单位)。avgqu-sz表示平均I/O队列长度。await表示平均每次设备I/O操作的等待时间(以亳秒为单位)。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。1.inux中I/O请求系统与现实生活中超市购物排队系统有很多类似的地方,通过对超市购物排队系统的理解,可以很快掌握IinUX中I/O运行机制。比如:avgrq-
13、sz类似于超市排队中每人所买东西的多少。avgqu-sz类似于超市排队中单位时间内平均排队的人数。await类似于超市排队中每人的等待时间。svctm类似于超市排队中收银员的收款速度。util类似于超市收银台前有人排队的时间比例。对于磁盘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值的大小一般取决于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aw
14、ait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。UtiI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。4、网络性能评估(1)ping命令请看下面的一个输出:rootwebserverping10.10.1.254PING10.10.1.254(10.10.1.254)56(84)bytesofdata.64bytesfrom10.10
15、.1,254:icmpseq=0ttl=64time=0.235ms64bytesfrom10.10.1.254:icpseq=l111=64time=0.164ms64bytesfrom10.10.1.254:icmpseq=2tt1=64time=0.210ms64bytesfrom10.10.1.254:icmp_seq=3ttl=64time=0.178ms64bytesfrom10.10.1.254:icmpseq=4111=64time=0.525ms64bytesfrom10.10.1.254:icmpseq=5ttl=64time=0.571ms64bytesfrom10.10
16、.1.254:icmpscq=6111=64time=0.220ms10.10.1.254pingstatistics7packetstransmitted,7received,0%packetloss,time6000msrttmin/avg/max/mdev-0.164/0.300/0.571/0.159ms,pipe2在这个输出中,time值显示了两台主机之间的网络延时情况,如果此值很大,则表示网络的延时很大,单位为毫秒。在这个输出的最后,是对上面输出信息的一个总结,PaCketk)SS表示网络的丢包率,此值越小,表示网络的质量越高。(2) netstat命令netstat-i(查看路由
17、情况)netstat-r(查看网络接口状态)(3) mtr/traceroute命令跟踪网络路由状态,推荐使用mtr,动态跟踪网络路由,用于排除网络问题非常方便三、次统性能分析标准影响性能因素评判标准好环槽桂CPUuser+sysX三90%内存SwtpIn(si)-0SwapOut(so)=0PrCPUwith10pacsUorSwapInASwtpOut磁盘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SWAP
18、DISK交换到RAM。全方位Linux性能调优经验总结PartlLinux性能优化1性能优化性能指标高并发和响应快对应着性能优化的两个核心指标:吞吐和延时应用负载角度:直接影响了产品终端的用户体验系统资源角度:资源使用率、饱和度等性能问题的本质就是系统资源已经到达瓶颈,但请求的处理还不够快,无法支撑更多的请求。性能分析实际上就是找出应用或系统的瓶颈,设法去避免或缓解它们。选择指标评估应用程序和系统性能为应用程序和系统设置性能目标进行性能基准测试性能分析定位瓶颈性能监控和告整对于不同的总能问题要选取不同的性能分析工具。下面是常用的LinuxPerformanceTools以及对应分析的性能问题类
19、型。到底应该怎么理解“平均负载”平均负载:单位时间内,系统处于可运行状态和不可中断状态的平均进程数,也就是平均活跃进程数。它和我们传统意义上理解的CPU使用率并没有直接关系。其中不可中断进程是正处于内核态关键流程中的进程(如常见的等待设备的I/O响应)。不可中断状态实际上是系统对进程和硬件设备的一种保护机制。平均负载多少时合理实际生产环境中将系统的平均负载监控起来,根据历史数据判断负载的变化趋势。当负载存在明显升高趋势时,及时进行分析和调查。当然也可以当设置阈值(如当平均负载高于CPU数量的70%时)现实工作中我们会经常混淆平均负载和CPU使用率的概念,其实两者并不完全对等:CPU密集型进程,
20、大量CPU使用会导致平均负载升高,此时两者一致I/O密集型进程,等待I/O也会导致平均负载升高,此时CPU使用率并不一定高大量等待CPU的进程调度会导致平均负载升高,此时CPU使用率也会比较高平均负载高时可能是CPU密集型进程导致,也可能是I/O繁忙导致。具体分析时可以结合mpstat/pidstat工具辅助分析负载来源2CPUCPU上下文切换(上)CPU上下文切换,就是把前一个任务的CPU上下文(CPU寄存器和PO保存起来,然后加载新任务的上下文到这些寄存器和程序计数器,最后再跳转到程序计数器所指的位置,运行新任务。其中,保存下来的上下文会存储在系统内核中,待任务重新调度执行时再加载,保证原
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