Linux服务器性能分析

2018-01-25 10:58:43来源:网络收集作者:咖啡不加糖人点击

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影响Linux服务器性能的因素


操作系统级


Ø CPU


目前大部分CPU在同一时间只能运行一个线程,超线程的处理器可以在同一时间处理多个线程,因此可以利用超线程特性提高系统性能。


在linux系统下只有运行SMP内核才能支持超线程,但是安装的CPu数量越多,从超线程获得的性能提升越少。


另外linux内核会将多核的处理器当做多个单独的CPU来识别,例如,两个4核的CPU会被当成8个单个CPU,从性能角度讲,两个4核的CPU整体性能要比8个单核CPU低25%-30%。


可能出现CPU瓶颈的应用有邮件服务器、动态web服务器等。


Ø 内存


内存太小,系统进程将被阻塞,应用也将变得缓慢,甚至失去响应;内存太大,导致资源浪费。


虚拟内存可以缓解物理内存的不足,但是虚拟内存的过多占用会导致应用程序的性能明显下降。


在一个32位处理器的linux系统中超过8GB的物理内存都将被浪费,因此要使用更大的内存,建议安装64位的操作系统,同时开启linux的大内存内核支持。


由于处理器寻址范围的限制,在32位linux操作系统上,应用程序单个进程最大只能使用2GB的内存。


可能出现内存瓶颈的有打印服务器、数据库服务器、静态web服务器等。


Ø 磁盘I/O性能


磁盘RAID技术,Redundant Array of Independent Disk,即独立磁盘冗余阵列,简称磁盘阵列。


RAID通过将多块独立的磁盘(物理硬盘)按不同的方式组合起来形成一个磁盘组(逻辑硬盘),从而提供比单个磁盘更高的IO性能和数据冗余。


根据磁盘组合方式不同,分为RAID0、RAID1、RAID2、RAID3、RAID4、RAID5、RAID6、RAID7、RAID0+1、RAID10等,常用的有RAID0、RAID1、RAID5、RAID0+1。


RAID0:通过把多块硬盘粘合成一个容量更大的硬盘组,提高磁盘的性能和吞吐量,成本低,至少两块磁盘,但是没有容错和数据修复功能,只能用在对数据安全性要求不高的环境中。


RAID1:也就是磁盘镜像,通过把一个磁盘的数据镜像到另外一个磁盘上,最大限度的保证磁盘数据的可靠性和可修改性,具有很高的数据冗余能力,但是磁盘利用率只有50%,成本较高,多用在保存重要数据的场合。


RAID5:磁盘分段加奇偶校验技术,提高了系统的可靠性。读出效率很高,写效率一般,至少需要3块磁盘,允许一块磁盘故障,不影响数据的可用性。


RAID0+1:把RAID0和RAID1技术结合起来,至少需要4块硬盘,每个盘都有其镜像盘,提高全冗余能力,并具有快速读写能力。


Ø 网络带宽


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:系统整体性能评估(uptime命令)


[root@web1 ~]# uptime


16:38:00 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。


2:cpu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:


Linux服务器性能分析


Procs


r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。


Cpu


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CPU


Linux服务器性能分析


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。

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-m#查看以M为单位的内存使用情况


Linux服务器性能分析


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


Linux服务器性能分析


memory
swpd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。


swap


si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。


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


Linux服务器性能分析


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:
  Linux服务器性能分析


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。


5:网络性能评估.


(1)通过ping命令检测网络的连通性


(2)通过netstat –i组合检测网络接口状况


(3)通过netstat –r组合检测系统的路由表信息


(4)通过sar –n组合显示系统的网络运行状态sar -n DEV 5 3


常用分析


netstat -an|awk '/^tcp/{++S[$NF]}END{for (a in S)print a,S[a]}'
查看tcp链接数


netstat -pant |grep ":80"|awk '{print $5}' | awk -F: '{print $1}'|sort|uniq -c|sort -nr
查看连接数最多的ip


cat access.log|awk '{print $1}'|sort|uniq -c|sort -nr|head -n10

提取日志分别是访问URL和URL访问来源排序


awk ‘{print $7}’ access.log | sort | uniq -c |sort -nr | head -n10 > test.txt


shell分析nginx日志


178.255.215.86 - - [04/Jul/2013:00:00:31 +0800] "GET /tag/316/PostgreSQL HTTP/1.1" 200 4779 "-"
"Mozilla/5.0 (compatible; Exabot/3.0 (BiggerBetter); +http://www.exabot.com/go/robot)"
"-"- 178.255.215.86 - - [04/Jul/2013:00:00:34 +0800] "GET /tag/317/edit HTTP/1.1" 303 5 "-
"- 103.29.134.200 - - [04/Jul/2013:00:00:34 +0800] "GET /code-snippet/2022/edit HTTP/1.0" 303 0 "-
" "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; rv:17.0) Gecko/17.0 Firefox/17.0" "-
"- 103.29.134.200 - - [04/Jul/2013:00:00:35 +0800] "GET /user/login?url=http%3A//outofmemory.cn/code-snippet/2022/edit HTTP/1.0" 200 4748 "-" "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; rv:17.0) Gecko/17.0 Firefox/17.0" "-"-

以下脚本都是基于上面日志格式的,如果你的日志格式不同需要调整awk后面的参数。


分析日志中的UserAgent


cat access_20130704.log | awk -F "/"" '{print $(NF-3)}' | sort | uniq -c | sort -nr | head -20

上面的脚本将分析出日志文件中最多的20个UserAgent


分析日志中那些IP访问最多


cat access_20130704.log | awk '{print $1}' | sort | uniq -c | sort -nr | head -20

分析日志中那些Url请求访问次数最多


cat access_20130704.log | awk -F "/"" '{print $(NF-5)}' | sort | uniq -c | sort -nr | head -20
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