Linux中vmstat命令详解

Vmstat命令详解:

1、vmstat命令介绍

vmstat是Virtual Meomory Statistics（虚拟内存统计）的缩写, 是实时系统监控工具。该命令经过使用knlist子程序和/dev/kmen伪设备驱动器访问这些数据，输出信息直接打印在屏幕。vmstat反馈的与CPU相关的信息包括：

（1）多少任务在运行

（2）CPU使用的状况

（3）CPU收到多少中断

（4）发生多少上下文切换

2、vmstat运行原理

在系统中运行的每一个进程都须要使用到内存，但不是每一个进程都须要每时每刻使用系统分配的内存空间。当系统运行所需内存超过实际的物理内存，内核会释放某些进程所占用但未使用的部分或全部物理内存，将这部分资料存储在磁盘上直到进程下一次调用，并将释放出的内存提供给有须要的进程使用。

在Linux内存管理中，主要是经过“调页Paging”和“交换Swapping”来完成上述的内存调度。调页算法是将内存中最近不常使用的页面换到磁盘上，把活动页面保留在内存中供进程使用。交换技术是将整个进程，而不是部分页面，所有交换到磁盘上。

分页(Page)写入磁盘的过程被称做Page-Out，分页(Page)从磁盘从新回到内存的过程被称做Page-In。当内核须要一个分页时，但发现此分页不在物理内存中(由于已经被Page-Out了)，此时就发生了分页错误（Page Fault）。

当系统内核发现可运行内存变少时，就会经过Page-Out来释放一部分物理内存。经管Page-Out不是常常发生，可是若是Page-out频繁不断的发生，直到当内核管理分页的时间超过运行程式的时间时，系统效能会急剧降低。这时的系统已经运行很是慢或进入暂停状态，这种状态亦被称做thrashing(颠簸)。

3、使用vmstat

1.用法

vmstat [-a] [-n] [-S unit] [delay [ count]]

vmstat [-s] [-n] [-S unit]

vmstat [-m] [-n] [delay [ count]]

vmstat [-d] [-n] [delay [ count]]

vmstat [-p disk partition] [-n] [delay [ count]]

vmstat [-f]

vmstat [-V]

-a：显示活跃和非活跃内存

-f：显示从系统启动至今的fork数量 。

-m：显示slabinfo

-n：只在开始时显示一次各字段名称。

-s：显示内存相关统计信息及多种系统活动数量。

delay：刷新时间间隔。若是不指定，只显示一条结果。

count：刷新次数。若是不指定刷新次数，但指定了刷新时间间隔，这时刷新次数为无穷。

-d：显示磁盘相关统计信息。

-p：显示指定磁盘分区统计信息

-S：使用指定单位显示。参数有 k 、K 、m 、M ，分别表明1000、102四、1000000、1048576字节（byte）。默认单位为K（1024 bytes）

-V：显示vmstat版本信息。

2.字段含义说明：

通常vmstat工具的使用是经过两个数字参数来完成的，第一个参数是采样的时间间隔数，单位是秒，第二个参数是采样的次数，如:

root@ubuntu:~# vmstat  
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo      cs us sy id wa

2表示每一个两秒采集一次服务器状态，1表示只采集一次。

实际上，在应用过程当中，咱们会在一段时间内一直监控，不想监控直接结束vmstat就好了,例如:

root@ubuntu:~# vmstat   
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo      cs us sy id wa

这表示vmstat每2秒采集数据，一直采集，直到我结束程序，这里采集了5次数据我就结束了程序。

好了，命令介绍完毕，如今开始实战讲解每一个参数的意思。

r 表示运行队列(就是说多少个进程真的分配到CPU)，我测试的服务器目前CPU比较空闲，没什么程序在跑，当这个值超过了CPU数目，就会出现CPU瓶颈了。这个也和top的负载有关系，通常负载超过了3就比较高，超过了5就高，超过了10就不正常了，服务器的状态很危险。top的负载相似每秒的运行队列。若是运行队列过大，表示你的CPU很繁忙，通常会形成CPU使用率很高。

b 表示阻塞的进程,这个很少说，进程阻塞，你们懂的。

swpd 虚拟内存已使用的大小，若是大于0，表示你的机器物理内存不足了，若是不是程序内存泄露的缘由，那么你该升级内存了或者把耗内存的任务迁移到其余机器。

free   空闲的物理内存的大小，个人机器内存总共8G，剩余3415M。

buff   Linux/Unix系统是用来存储，目录里面有什么内容，权限等的缓存，我本机大概占用300多M

cache cache直接用来记忆咱们打开的文件,给文件作缓冲，我本机大概占用300多M(这里是Linux/Unix的聪明之处，把空闲的物理内存的一部分拿来作文件和目录的缓存，是为了提升 程序执行的性能，当程序使用内存时，buffer/cached会很快地被使用。)

si  每秒从磁盘读入虚拟内存的大小，若是这个值大于0，表示物理内存不够用或者内存泄露了，要查找耗内存进程解决掉。个人机器内存充裕，一切正常。

so  每秒虚拟内存写入磁盘的大小，若是这个值大于0，同上。

bi  块设备每秒接收的块数量，这里的块设备是指系统上全部的磁盘和其余块设备，默认块大小是1024byte，我本机上没什么IO操做，因此一直是0，可是我曾在处理拷贝大量数据(2-3T)的机器上看过能够达到140000/s，磁盘写入速度差很少140M每秒

bo 块设备每秒发送的块数量，例如咱们读取文件，bo就要大于0。bi和bo通常都要接近0，否则就是IO过于频繁，须要调整。

in 每秒CPU的中断次数，包括时间中断

cs 每秒上下文切换次数，例如咱们调用系统函数，就要进行上下文切换，线程的切换，也要进程上下文切换，这个值要越小越好，太大了，要考虑调低线程或者进程的数目,例如在apache和nginx这种web服务器中，咱们通常作性能测试时会进行几千并发甚至几万并发的测试，选择web服务器的进程能够由进程或者线程的峰值一直下调，压测，直到cs到一个比较小的值，这个进程和线程数就是比较合适的值了。系统调用也是，每次调用系统函数，咱们的代码就会进入内核空间，致使上下文切换，这个是很耗资源，也要尽可能避免频繁调用系统函数。上下文切换次数过多表示你的CPU大部分浪费在上下文切换，致使CPU干正经事的时间少了，CPU没有充分利用，是不可取的。

us 用户CPU时间，我曾经在一个作加密解密很频繁的服务器上，能够看到us接近100,r运行队列达到80(机器在作压力测试，性能表现不佳)。

sy 系统CPU时间，若是过高，表示系统调用时间长，例如是IO操做频繁。

id  空闲 CPU时间，通常来讲，id + us + sy = 100,通常我认为id是空闲CPU使用率，us是用户CPU使用率，sy是系统CPU使用率。

wa 等待IO CPU时间。