Linux服务器性能评估与优化.docx

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Linux服务器性能评估与优化

Linux服务器性能评估与优化 

一、影响Linux服务器性能的因素 

1. 操作系统级

Ø       CPU

Ø       内存

Ø       磁盘I/O带宽

Ø       网络I/O带宽

2.        程序应用级

二、系统性能评估标准

影响性能因素

评判标准

好

坏

糟糕

CPU

user%+sys%<70%

user%+sys%=85%

user%+sys%>=90%

内存

SwapIn（si）＝0

SwapOut（so）＝0

PerCPUwith10page/s

MoreSwapIn&SwapOut

磁盘

iowait%<20%

iowait%=35%

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SWAPDISK交换到RAM

       swapout：

即so，表示虚拟内存的页导出，即从RAM交换到SWAPDISK。

三、系统性能分析工具

1.常用系统命令 

Vmstat、sar、iostat、netstat、free、ps、top等

2.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

四、Linux性能评估与优化

1. 系统整体性能评估（uptime命令）

[root@web1~]#uptime

16:

38:

00up118days,  3:

01,  5users,  loadaverage:

1.22,1.02,0.91

这里需要注意的是：

loadaverage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loadaverage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loadaverage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：

[root@node1~]#vmstat23

procs -----------memory----------  ---swap--  -----io------system--  -----cpu------

 r  b   swpd   free      buff  cache   si   so    bi    bo       in     cs     ussy  id   wast

 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   1000   0

 0  0    0    162240   8304  67032   0    0     1     1     1009   18     0  1    99  0   0

●        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

sar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-u35

Linux 2.6.9-42.ELsmp（webserver）        11/28/2008      _i686_  （8CPU）

11:

41:

24AM     CPU     %user     %nice   %system   %iowait    %steal     %idle

11:

41:

27AM     all      0.88      0.00      0.29      0.00      0.00     98.83

11:

41:

30AM     all      0.13      0.00      0.17      0.21      0.00     99.50

11:

41:

33AM     all      0.04      0.00      0.04      0.00      0.00     99.92

11:

41:

36AM     all      90.08     0.00      0.13      0.16      0.00     9.63

11:

41:

39AM     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。

问题

1.你是否遇到过系统CPU整体利用率不高，而应用缓慢的现象？

       在一个多CPU的系统中，如果程序使用了单线程，会出现这么一个现象，CPU的整体使用率不高，但是系统应用却响应缓慢，这可能是由于程序使用单线程的原因，单线程只使用一个CPU，导致这个CPU占用率为100%，无法处理其它请求，而其它的CPU却闲置，这就导致了整体CPU使用率不高，而应用缓慢现象的发生。

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

                total         used       free     shared    buffers     cached

Mem:

       8111       7185        926          0        243           6299

-/+buffers/cache:

     643       7468

Swap:

       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。

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

                total         used       free     shared    buffers     cached

Mem:

       8111       7185        926          0        243           6299

-/+buffers/cache:

     643       7468

Swap:

       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~]#vmstat23

procs-----------memory----------  ---swap--  -----io------system--  -----cpu------

 r  b   swpd   free      buff  cache   si   so    bi    bo       in     cs     ussy  id  wast

 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  1000  0

 0  0    0    162240   8304  67032   0    0     1     1     1009   18     0  1  99   0  0

●        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

[root@webserver~]#   iostat-d23

Linux 2.6.9-42.ELsmp（webserver）        12/01/2008      _i686_  （8CPU）

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

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。

Ø            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。

Ø            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-d23

Linux 2.6.9-42.ELsmp（webserver）        11/30/2008      _i686_  （8CPU）

11:

09:

33PM  DEV     tps   rd_sec/s   wr_sec/s  avgrq-sz  avgqu-sz   await  svctm   %util

11:

09:

35PMdev8-0  0.00  0.00            0.00        0.00          0.00         0.00   0.00     0.00

11:

09:

35PM  DEV     tps  rd_sec/s    wr_sec/s  avgrq-sz  avgqu-sz  await   svctm   %util

11:

09:

37PMdev8-0  1.00  0.00         12.00        12.00         0.00        0.00    0.00     0.00

11:

09:

37PM   DEV    tps    rd_sec/s  wr_sec/s   avgrq-sz  avgqu-sz  await  svctm   %util

11:

09:

39PMdev8-0  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

五、Oracle在Linux下的性能优化

Oracle数据库内存参数的优化

Ø       与oracle相关的系统内核参数

Ø       SGA、PGA参数设置

Oracle下磁盘存储性能优化

Ø       文件系统的选择（ext2/ext3、xfs、ocfs2）

Ø       Oracle  ASM存储

 1.优化oracle性能参数之前要了解的情况

1）物理内存有多大

2）操作系统估计要使用多大内存

3）数据库是使用文件系统还是裸设备

4）有多少并发连接

5）应用是OLTP类型还是OLAP类型

2.oracle数据库内存参数的优化

（1）系统内核参数

修改 /etc/sysctl.conf 这个文件，加入以下的语句：

kernel.shmmax=2147483648

kernel.shmmni=4096

kernel.shmall=2097152

kernel.sem=25032000100128

fs.file-max=65536

net.ipv4.ip_local_port_range=102465000

参数依次为：

Kernel.shmmax:

共享内存段的最大尺寸（以字节为单位）。

Kernel.shmmni：

系统中共享内存段的最大数量。

Kernel.shmall：

共享内存总量，以页为单位。

fs.file-max：

文件句柄数，表示在Linux系统中可以打开的文件数量。

net.ipv4.ip_local_port_range：

应用程序可使用的IPv4端口范围。

需要注意的几个问题

关于Kernel.shmmax

     OracleSGA 由共享内存组成，如果错误设置 SHMMAX可能会限制SGA 的大小，SHMMAX设置不足可能会导致以下问题：

ORA-27123:

unabletoattachtosharedmemorysegment，如果该参数设置小于OracleSGA设置，那么SGA就会被分配多个共享内存段。

这在繁忙的系统中可能成为性能负担，带来系统问题。

     Oracle建议Kernel.shmmax最好大于sga，以让oracle共享内存区SGA在一个共享内存段中，从而提高性能。

关于Kernel.shmall

     表示系统共享内存总大小，以页为单位。

     一个32位的Linux系统，8G的内存，可以设置kernel.shmall=2097152，即为：

 2097152*4k/1024/1024= 8G就是说可用共享内存一共8G，这里的4K是32位操作系统一页的大小，即4096字节。

关于Kernel.shmmni

     表示系统中共享内存段的最大数量。

系统默认是4096，一般无需修改，在SUNOS下还有Kernel.shmmin参数，表示共享内存段最小尺寸，勿要混肴！

（2）SGA、PAG参数的设置

AOracle在内存管理方面的改进

     Oracle9i通过参数PGA_AGGREGATE_TARGET参数实现PGA自动管理  Oracle 10g通过参数SGA_TARGET参数实现了SGA的自动管理，

     Oracle 11g实现了数据库所有内存块的全自动化管理，使得动态管理SGA和PGA成为现实。

自动内存管理的两个参数：

     MEMORY_TARGET：

表示整个ORACLE实例所能使用的内存大小，包括PGA和SGA的整体大小，即这个参数是动态的，可以动态控制SGA和PGA的大小。

     MEMORY_MAX_TARGET：

这个参数定义了MEMORY_TARGET最大可以达到而不用重启实例的值，如果没有设置MEMORY_MAX_TARGET值，默认等于MEMORY_TARGET的值。