Linux之系统性能优化 _系统性能

丈夫欲遂平生志，一载寒窗一举汤。这篇文章主要讲述Linux之系统性能优化相关的知识，希望能为你提供帮助。

目录

1.内存使用率
- 1.1 物理内存使用率高
- 1.2 虚拟内存使用高
- 1.3 找出消耗内存的元凶
- - 1.3.1 使用top查看物理内存占用
  - 1.3.2 循环查询虚拟内存占用
2.CPU使用率
- 2.1 CPU使用率高但负载低
- 2.2 CPU使用率高负载也高
3.系统负载高
- 3.1 使用uptime查看负载
- 3.2 使用top查看负载
- 3.3 定位负载高的原因

如果你是操作系统管理员、中间件管理员、数据库管理员或者开发人员，肯定有机会遇到系统运行缓慢相关的问题。
1.内存使用率 1.1 物理内存使用率高这个其实是好多linux初学者最开始遇到的问题，刚申请的服务器，还没跑程序就发现物理内存使用率很高，少则80%，90%，有些甚至接近100%。其实，我们是用windows的使用经验就判断linux，当面对物理内存使用率高的时候，才会恐慌。其实，只要物理内存可用不为0，swap几乎还没开始使用，就是安全的。

Mem这一行代表物理内存的使用情况，看available就知道还有多少物理内存空闲。 [robin@instance-2 ~]$ free -m totalusedfreesharedbuff/cacheavailable Mem:352932714208017802863 Swap:000 [robin@instance-2 ~]$ free -g totalusedfreesharedbuff/cacheavailable Mem:301012 Swap:000

1.2 虚拟内存使用高大家都知道，虚拟内存是使用硬盘作为内存的一种方式，性能想比较物理内存，差很多。所以当swap开始大于零的时候，就要去考虑增大内存，或者去查找程序本身的错误了。

Swap这一行代表虚拟内存的使用情况，看used这个值，就知道已经使用了都少swap内存。 [robin@instance-2 ~]$ free -m totalusedfreesharedbuff/cacheavailable Mem:352932714208017802863 Swap:000 [robin@instance-2 ~]$ free -g totalusedfreesharedbuff/cacheavailable Mem:301012 Swap:000

1.3 找出消耗内存的元凶当某一天你发现，LInux操作系统的内存严重不足，已经开始大量使用 Swap，甚至都用了多少G的Swap内存。
1.3.1 使用top查看物理内存占用

使用top命令，并且CTRL+M就会按照内存的使用率给进程排序。 top - 00:10:46 up 8 days,1:39,2 users,load average: 0.00, 0.01, 0.05 Tasks: 162 total,1 running, 161 sleeping,0 stopped,0 zombie %Cpu(s):0.1 us,0.2 sy,0.0 ni, 99.8 id,0.0 wa,0.0 hi,0.0 si,0.0 st KiB Mem :3756148 total,2305048 free,1037268 used,413832 buff/cache KiB Swap:3932156 total,3932156 free,0 used.2439208 avail MemPID USERPRNIVIRTRESSHR S%CPU %MEMTIME+ COMMAND 4956 jenkins200 4657416 78326822980 S0.3 20.929:19.30 java 4796 mysql200978712942687028 S0.32.516:59.70 mysqld

1.3.2 循环查询虚拟内存占用

第一列为PID，第二列为这个进程占用的虚拟内存 [root@localhost ~]# for i in $( cd /proc; ls |grep "^[0-9]"|awk \' $0 > 100\') ; do awk \'/Swap:/{a=a+$2}END{print \'"$i"\',a/1024"M"}\' /proc/$i/smaps 2> /dev/null ; done | sort -k2nr | head -10 112 0M 1149 0M 1155 0M 1169 0M 1172 0M 1184 0M 1187 0M 1191 0M 1198 0M 1210 0M

2.CPU使用率其实，总结来讲判断目前的CPU运算时间够不够用，主要看内存的使用率和系统负载，只要系统负载不高，一般都很安全。
2.1 CPU使用率高但负载低这种情况说明，目前CPU资源较为紧张，但是不是性能的瓶颈，CPU基本满足要求。我们一般看负载，只要负载是CPU核心数的0.75倍，就很安全。第一行的load average: 0.00, 0.01, 0.05就代表最近5分钟、10分钟、15分钟的平均负载，第三行的%Cpu(s)代表整体的CPU使用率。

使用top的时候，默认情况下，看到第三行的CPU使用率，那是一个整体的CPU使用率。 top - 00:17:55 up 8 days,1:46,2 users,load average: 0.00, 0.01, 0.05 Tasks: 161 total,1 running, 160 sleeping,0 stopped,0 zombie %Cpu(s):0.2 us,0.2 sy,0.0 ni, 99.6 id,0.0 wa,0.0 hi,0.0 si,0.0 st KiB Mem :3756148 total,2304972 free,1037344 used,413832 buff/cache KiB Swap:3932156 total,3932156 free,0 used.2439132 avail MemPID USERPRNIVIRTRESSHR S%CPU %MEMTIME+ COMMAND 25965 root20016202423801600 R1.70.10:01.42 top 5302 robin20014997221281600 S0.80.112:36.84 ping使用top的时候，如果还想查看单个CPU的使用情况，输入1就可以了。 top - 00:19:22 up 8 days,1:48,2 users,load average: 0.17, 0.06, 0.06 Tasks: 162 total,1 running, 161 sleeping,0 stopped,0 zombie %Cpu0:0.0 us,0.0 sy,0.0 ni,100.0 id,0.0 wa,0.0 hi,0.0 si,0.0 st %Cpu1:0.0 us,1.5 sy,0.0 ni, 98.5 id,0.0 wa,0.0 hi,0.0 si,0.0 st %Cpu2:0.0 us,0.0 sy,0.0 ni,100.0 id,0.0 wa,0.0 hi,0.0 si,0.0 st %Cpu3:0.0 us,0.0 sy,0.0 ni,100.0 id,0.0 wa,0.0 hi,0.0 si,0.0 st KiB Mem :3756148 total,2304932 free,1037384 used,413832 buff/cache KiB Swap:3932156 total,3932156 free,0 used.2439092 avail MemPID USERPRNIVIRTRESSHR S%CPU %MEMTIME+ COMMAND 25967 root20016202423801600 R1.50.10:00.03 top 1 root20019097639882620 S0.00.11:11.02 systemd 2 root200000 S0.00.00:00.19 kthreadd

2.2 CPU使用率高负载也高这种情况说明，目前CPU资源紧张，而且已经造成了系统缓慢，一般负载大于CPU核心数的0.75倍，我们就认为负载也高了。这个时候，就要查查CPU都是被谁占用了，而且可能还伴随着IO或者其他访问的问题。
3.系统负载高系统负载的概念，在Linux系统管理方面非常实用，通过平均负载值就可以快速判断当前系统的安全状况。
3.1 使用uptime查看负载

其实，uptime不仅能查看系统开机多久了，而且也能查看系统在5min 10min 15min的平均负载情况。 [root@localhost ~]# uptime 00:23:41 up 8 days,1:52,2 users,load average: 0.00, 0.03, 0.05 [root@localhost ~]#

3.2 使用top查看负载

top是我认为的linux系统最好的性能优化命令或者工具，第一行load average: 0.00, 0.02, 0.05就是值最近5min 10min 15min的平均负载。 [root@localhost ~]# top top - 00:24:38 up 8 days,1:53,2 users,load average: 0.00, 0.02, 0.05 Tasks: 162 total,1 running, 161 sleeping,0 stopped,0 zombie %Cpu(s):1.4 us,2.9 sy,0.0 ni, 95.7 id,0.0 wa,0.0 hi,0.0 si,0.0 st KiB Mem :3756148 total,2304984 free,1037212 used,413952 buff/cache KiB Swap:3932156 total,3932156 free,0 used.2439168 avail Mem

3.3 定位负载高的原因先使用top命令查看整体的负载情况。

top - 00:13:53 up 12 min,2 users,load average: 0.00, 0.11, 0.13 Tasks: 170 total,1 running, 169 sleeping,0 stopped,0 zombie %Cpu0:0.0 us,0.0 sy,0.0 ni,100.0 id,0.0 wa,0.0 hi,0.0 si,0.0 st %Cpu1:0.0 us,0.3 sy,0.0 ni, 99.7 id,0.0 wa,0.0 hi,0.0 si,0.0 st %Cpu2:0.0 us,0.3 sy,0.0 ni, 99.7 id,0.0 wa,0.0 hi,0.0 si,0.0 st %Cpu3:0.0 us,0.0 sy,0.0 ni,100.0 id,0.0 wa,0.0 hi,0.0 si,0.0 st KiB Mem :3756132 total,1771392 free,1026936 used,957804 buff/cache KiB Swap:3932156 total,3932156 free,0 used.2467352 avail Mem

第一行的load average后面的三个数值分别代表最近1分钟、5分钟、15分钟的负载数据。
第二行显示不同类型的task，其中zombie也就是传说的僵尸进程，如果存在可能会严重影响整体性能。
第三行到第6行，显示每个cpu的使用情况，us代表用户占用CPU百分比，sy代表内核占用CPU百分比，id代表空闲CPU百分比，wa代表IO等待占用的CPU百分比，wa如果超过了30要高度注意了，可能瓶颈在磁盘I/O

再用vmstat命令查看更加全面的性能指标。

[root@localhost ~]# vmstat 3 procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu----- rbswpdfreebuffcachesisobiboincs us sy id wa st 000 17718722132 9559680068848111920 9800

【Linux之系统性能优化】r表示运行队列(就是说多少个进程真的分配到CPU)，一般不能超过CPU数量。
b表示堵塞的进程数量，只要大于0了，就会影响性能。
swpd 表示虚拟内存已使用的大小，如果大于0，表示你的机器物理内存不足了。
free表示物理内存还有多少空闲。
cache直接用来记忆我们打开的文件，给文件做缓冲。
si代表每秒从磁盘读入虚拟内存的大小，只要大于0就说明内存不足了。
so代表每秒虚拟内存写入磁盘的大小，只要大于0就说明内存不足了。
bi/bo代表块设备每秒接收和发送的块数据。
in 代表每秒CPU的中断次数，包括时间中断。
cs 每秒上下文切换次数，例如我们调用系统函数，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。系统调用也是，每次调用系统函数，我们的代码就会进入内核空间，导致上下文切换，这个是很耗资源，也要尽量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，导致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，我曾经在一个做加密解密很频繁的服务器上，可以看到us接近100,r运行队列达到80(机器在做压力测试，性能表现不佳)。
sy 系统CPU时间，如果太高，表示系统调用时间长，例如是IO操作频繁。
id 空闲 CPU时间。
wt 等待IO CPU时间，一般来说，id + us + sy+ wa = 100。