Linux服务器性能评估

一、影响Linux服务器性能的因素

1. 操作系统级

  • CPU
  • 内存
  • 磁盘I/O带宽
  • 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

影响性能因素 评判标准
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。

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)

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:

  • 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:

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:

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

  • 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

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。
  1. 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。
  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:

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

  • 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/ext3、xfs、ocfs2)
  • 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:

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

Oracle SGA 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:unable to attach to shared memory segment,如果该参数设置小于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。

使用动态内存管理时,SGA_TARGET和PGA_AGGREGATE_TARGET代表它们各自内存区域的最小设置,要让Oracle完全控制内存管理,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。通过如下查看:

示例如下:

注意:如果初始化参数 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,如果要使用自动共享内存管理,只需设置MEMORY_TARGET=0,然后显式指定SGA_TARGET即可。

示例如下:

手工共享内存管理

Oracle9i以及以前版本,只能手工设置共享内存管理,如果要使用手动共享内存管理,首先需要设置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,根据可使用内存大小,尽可能大。

自动PAG管理

Oracle9i版本引入了自动PGA管理,如果使用的是AMM管理方式,则无需担心PGA的配置,但是如果对对AMM管理不放心的话,可以设置自动PGA管理,设置

WORKAREA_SIZE_POLICY = AUTO

然后指定PGA_AGGREGATE_TARGET大小即可。,

手工PAG管理

如果要做到精确的控制PGA,还可以设置手动管理PGA,设置

WORKAREA_SIZE_POLICY = manual

然后分别指定PGA相关参数即可:

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(ext2、ext3、xfs等)
  • 集群文件系统(gfs、ocfs2)

文件系统存储优缺点:

优点:管理维护方便。

缺点:数据读写要经过操作系统级的缓存,效率不是很高。

② ASM(Automatic Storage Management)

ASM优点:

数据可直接读写,无需经过操作系统存取效率很高,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

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最新评论
  • John   2014/02/13

    %iowait:表示CPU等待输入输出完成时间的百分比。
    io 不是磁盘吗??

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