Linux服务器性能评估

1、影响Linux服务器性能的因素

1. 操做系统级

• CPU
• 内存
• 磁盘I/O带宽
• 网络I/O带宽

2. 程序应用级

2、系统性能评估标准

影响性能因素

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	Swap In（si）＝0Swap Out（so）＝0	Per CPU with 10 page/s	More Swap In & Swap Out
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。
swap in：即si，表示虚拟内存的页导入，即从SWAP DISK交换到RAM
swap out：即so，表示虚拟内存的页导出，即从RAM交换到SWAP DISK。

3、系统性能分析工具

1.经常使用系统命令
Vmstat、sar、iostat、netstat、free、ps、top等

2.经常使用组合方式
• 用vmstat、sar、iostat检测是不是CPU瓶颈
• 用free、vmstat检测是不是内存瓶颈
• 用iostat检测是不是磁盘I/O瓶颈
• 用netstat检测是不是网络带宽瓶颈

4、Linux性能评估与优化

1. 系统总体性能评估（uptime命令）

Shell

 

1 2	[root@server ~]# uptime 16:38:00 up 118 days, 3:01, 5 users, load average: 1.22, 1.02, 0.91

这里须要注意的是：load average这个输出值，这三个值的大小通常不能大于系统CPU的个数，例如，本输出中系统有8个CPU,若是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，可是偶尔大于8时，倒不用担忧，通常不会影响系统性能。相反，若是load average的输出值小于CPU的个数，则表示CPU还有空闲的时间片，好比本例中的输出，CPU是很是空闲的。

2. CPU性能评估

（1）利用vmstat命令监控系统CPU
该命令能够显示关于系统各类资源之间相关性能的简要信息，这里咱们主要用它来看CPU一个负载状况。

下面是vmstat命令在某个系统的输出结果：

Shell

 

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列表示运行和等待cpu时间片的进程数，这个值若是长期大于系统CPU的个数，说明CPU不足，须要增长CPU。
b列表示在等待资源的进程数，好比正在等待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，可是若是长期大于50%，就须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资源不少。
根据经验，us+sy的参考值为80%，若是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，能够对系统的每一个方面进行单独的统计，可是使用sar命令会增长系统开销，不过这些开销是能够评估的，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：

Shell

 

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

对上面每项的输出解释以下：

• %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强制对不一样的页面进行的steal操做 。
• %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总体利用率不高，而应用缓慢的现象？

在一个多CPU的系统中，若是程序使用了单线程，会出现这么一个现象，CPU的总体使用率不高，可是系统应用却响应缓慢，这多是因为程序使用单线程的缘由，单线程只使用一个CPU，致使这个CPU占用率为100%，没法处理其它请求，而其它的CPU却闲置，这就致使了总体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内存使用情况最经常使用的指令，看下面的一个输出：

Shell

 

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

通常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，表示系统内存资源很是充足，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，须要增长系统内存，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知足应用需求，暂时不影响系统性能。

（2）利用vmstat命令监控内存

Shell

 

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列表示切换到内存交换区的内存数量（以k为单位）。若是swpd的值不为0，或者比较大，只要si、so的值长期为0，这种状况下通常不用担忧，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，通常对块设备的读写才须要缓冲。
cache列表示page cached的内存数量，通常做为文件系统cached，频繁访问的文件都会被cached，若是cache值较大，说明cached的文件数较多，若是此时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。
通常状况下，si、so的值都为0，若是si、so的值长期不为0，则表示系统内存不足。须要增长系统内存。

4.磁盘I/O性能评估

（1）磁盘存储基础

• 熟悉RAID存储方式，能够根据应用的不一样，选择不一样的RAID方式。
• 尽量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做处理，由于内存读写操做比直接磁盘读写的效率要高千倍。
• 将常常进行读写的文件与长期不变的文件独立出来，分别放置到不一样的磁盘设备上。
• 对于写操做频繁的数据，能够考虑使用裸设备代替文件系统。

使用裸设备的优势有：

• 数据能够直接读写，不须要通过操做系统级的缓存，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，好比文件系统须要维护超级块、I-node等。
• 避免了操做系统的cache预读功能，减小了I/O请求。

使用裸设备的缺点是：

• 数据管理、空间管理不灵活，须要很专业的人来操做。

（2）利用iostat评估磁盘性能

Shell

 

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[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

对上面每项的输出解释以下：

• 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表示读取的全部块数。
• Blk_wrtn表示写入的全部块数。

1. 能够经过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，若是Blk_wrtn/s值很大，表示磁盘的写操做很频繁，能够考虑优化磁盘或者优化程序，若是Blk_read/s值很大，表示磁盘直接读取操做不少，能够将读取的数据放入内存中进行操做。
2. 对于这两个选项的值没有一个固定的大小，根据系统应用的不一样，会有不一样的值，可是有一个规则仍是能够遵循的：长期的、超大的数据读写，确定是不正常的，这种状况必定会影响系统性能。

（3）利用sar评估磁盘性能
经过“sar –d”组合，能够对系统的磁盘IO作一个基本的统计，请看下面的一个输出：

Shell

 

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

须要关注的几个参数含义：

• await表示平均每次设备I/O操做的等待时间（以毫秒为单位）。
• svctm表示平均每次设备I/O操做的服务时间（以毫秒为单位）。
• %util表示一秒中有百分之几的时间用于I/O操做。

对以磁盘IO性能，通常有以下评判标准：

正常状况下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值形成影响，过多的请求也会间接的致使svctm值的增长。

await值的大小通常取决与svctm的值和I/O队列长度以及I/O请求模式，若是svctm的值与await很接近，表示几乎没有I/O等待，磁盘性能很好，若是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，此时能够经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，若是%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做，该磁盘可能存在瓶颈。长期下去，势必影响系统的性能，能够经过优化程序或者经过更换更高、更快的磁盘来解决此问题。

5. 网络性能评估

（1）经过ping命令检测网络的连通性
（2）经过netstat –i组合检测网络接口情况
（3）经过netstat –r组合检测系统的路由表信息
（4）经过sar –n组合显示系统的网络运行状态

5、Oracle在Linux下的性能优化

Oracle数据库内存参数的优化

• 与oracle相关的系统内核参数
• SGA、PGA参数设置

Oracle下磁盘存储性能优化

• 文件系统的选择（ext2/ext三、xfs、ocfs2）
• Oracle ASM存储

1.优化oracle性能参数以前要了解的状况

• 1）物理内存有多大
• 2）操做系统估计要使用多大内存
• 3）数据库是使用文件系统仍是裸设备
• 4）有多少并发链接
• 5）应用是OLTP类型仍是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，加入如下的语句：

Shell

 

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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

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系统中能够打开的文件数量。
• net.ipv4.ip_local_port_range：应用程序可以使用的IPv4端口范围。

须要注意的几个问题

关于Kernel.shmmax

Oracle SGA 由共享内存组成，若是错误设置 SHMMAX可能会限制SGA 的大小，SHMMAX设置不足可能会致使如下问题：ORA-27123:unable to attach to shared memory segment，若是该参数设置小于Oracle SGA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，从而提升性能。

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，能够设置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位操做系统一页的大小，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，通常无需修改，在SUN OS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

A Oracle在内存管理方面的改进

Oracle 9i经过参数PGA_AGGREGATE_TARGET参数实现PGA自动管理 Oracle 10g经过参数SGA_TARGET参数实现了SGA的自动管理，

Oracle 11g实现了数据库全部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的总体大小，即这个参数是动态的，能够动态控制SGA和PGA的大小。
• MEMORY_MAX_TARGET：这个参数定义了MEMORY_TARGET最大能够达到而不用重启实例的值，若是没有设置MEMORY_MAX_TARGET值，默认等于MEMORY_TARGET的值。

使用动态内存管理时，SGA_TARGET和PGA_AGGREGATE_TARGET表明它们各自内存区域的最小设置，要让Oracle彻底控制内存管理，这两个参数应该设置为0。

B Oracle五种内存管理方式

• 自动内存管理,即AMM (Automatic Memory Management）
• 自动共享内存管理，即ASMM（Automatic Shared Memory Management）
• 手动共享内存管理
• 自动PGA管理
• 手动PGA管理

自动内存管理（AMM）

默认安装oracle11g的实例就是AMM方式。经过以下查看：

示例以下：

Shell

 

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：若是初始化参数 LOCK_SGA ＝ true ，则 AMM 是不可用的。

自动共享内存管理

自动共享内存管理是oracle10g引进的，若是要使用自动共享内存管理，只需设置MEMORY_TARGET=0，而后显式指定SGA_TARGET便可。

示例以下：

Shell

 

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>

手工共享内存管理

Oracle9i以及之前版本，只能手工设置共享内存管理，若是要使用手动共享内存管理，首先须要设置SGA_TARGET 与MEMORY_TARGET为0。

SGA包含主要参数有：

• share_pool_size：共享池大小，建议300-500M之间。
• Log_buffer：日志缓冲区大小，建议1-3M之间。
• Large_pool_size：大缓冲池大小，非MTS系统，建议在20-30M之间。
• Java_pool_size：java池大小，没有java应用时，建议10-20M之间。
• db_cache_size：数据缓冲区大小，根据可以使用内存大小，尽量大。

自动PAG管理

Oracle9i版本引入了自动PGA管理，若是使用的是AMM管理方式，则无需担忧PGA的配置，可是若是对对AMM管理不放心的话，能够设置自动PGA管理，设置

WORKAREA_SIZE_POLICY ＝ AUTO

而后指定PGA_AGGREGATE_TARGET大小便可。，

手工PAG管理

若是要作到精确的控制PGA，还能够设置手动管理PGA，设置

WORKAREA_SIZE_POLICY = manual

而后分别指定PGA相关参数便可：

PGA相关参数有：

SORT_AREA_SIZE

SORT_AREA_RETAINED_SIZE，

3.Oracle下磁盘存储性能优化

① 选择文件系统存取数据

文件系统的选择

• 单一文件系统（ext二、ext三、xfs等）
• 集群文件系统（gfs、ocfs2）

文件系统存储优缺点：

优势：管理维护方便。

缺点：数据读写要通过操做系统级的缓存，效率不是很高。

② ASM（Automatic Storage Management）

ASM优势：

数据可直接读写，无需通过操做系统存取效率很高，读写效率与直接的原始设备基本相同。

Oracle提供了专门的管理和维护工具