操作系统内存性能诊断

图中第四行显示为系统内存状态
total： 物理内存总量
used： 使用中的内存总量
free： 空闲内存总量
buffers： 缓存的内存量

图中第五行显示 swap 交换分区
total： 交换区总量
used： 使用的交换区总量
free： 空闲交换区总量
cached： 缓冲的交换区总量
• vmstat
vmstat 是 Virtual Meomory Statistics（虚拟内存统计）的缩写，可对操作系统的虚拟内存、进程、IO 读写、CPU 活动等进行监视，如下图所示：

memory 部分
swpd：切换到内存交换区的内存大小；
free：当前空闲的物理内存；
buff：baffers cached 内存大小；
swap：
si：内存进入内存交换区的内存大小；
so：由内存进入磁盘，也就是由内存交换区进入内存的内存大小；
Linux 内存性能诊断
这里我们使用 vmstat 来进行分析，如下所示：

• MEMORY
o swap：切换到交换内存上的内存（默认以 KB 为单位）。如果 SWAP 的值不为 0，或者还比较大，比如超过 100 MB 了，但是 SI 和 SO 的值长期为 0，这种情况我们可以不用担心，不会影响系统性能。
o free：空闲的物理内存。
o buff：作为 buffer cache 的内存，对块设备的读写进行缓冲。
o cache：作为 page cache 的内存，文件系统的 cache 如果 cache 的值大的时候，说明 cache 处的文件数多，如果频繁访问到的文件都能被 cache，那么磁盘的读 IO bi 会非常小。
• SWAP
o si：交换内存使用，由磁盘调入内存。
o so：交换内存使用，由内存调入磁盘。
注意
内存够用的时候，这 2 个值都是 0，如果这 2 个值长期大于 0 时，系统性能会受到影响，磁盘 IO 和 CPU 资源都会被消耗。
空闲内存 (FREE) 很少的或接近于 0 时，并不能认定为内存不够用，Linux 是抢占内存的 OS，还要结合 si 和 so；如果 free 很少，si 和 so 也很少（大多时候是 0），那么不用担心，系统性能这时不会受到影响的。

内存优化常用手段：

内存优化常用步骤：

操作系统 CPU 性能诊断

CPU 是计算机系统的大脑，这个重要性不可置否。在性能优化的过程中，CPU 的性能指标是很重要的。本文介绍 CPU 性能分析命令，以及 CPU 性能分析方法。

CPU 性能分析命令
• top
top 命令经常用来监控 Linux 的系统状况，比如 CPU、内存的使用，如下图所示：
第三行 CPU 信息统计数据如下所示：
Cpu(s)：　　
　　0.0% us：　 用户空间占用 CPU 百分比。
　　0.3% sy： 　内核（系统）空间占用 CPU 百分比。
　　0.0% ni： 　用户进程空间内改变过优先级的进程占用 CPU 百分比。
　　99.7% id：　空闲 CPU 百分比。
　　0.0% wa： 等待输入输出的 CPU 时间百分比。
　　0.0% hi：　　硬件 CPU 中断占用百分比。
　　0.0% si：　　软中断占用百分比。
　　0.0% st：　　虚拟机（虚拟化技术）占用百分比。
• vmstat
vmstat 是 Virtual Meomory Statistics（虚拟内存统计）的缩写，可对操作系统的虚拟内存、进程、IO 读写、CPU 活动等进行监视，如下图所示：

CPU 以百分比显示如下所示：
us(user time)：用户进程执行时间。
sy(system time)：系统进程执行时间。
id：空闲时间（包括 IO 等待时间）。
wa：等待 IO 时间，wa 的值高时，说明 IO 等待比较严重，这可能由于磁盘大量做随机访问造成的，也有可能是磁盘出现瓶颈。
st：表示被偷走的 CPU 所占百分比（一般都为 0，不用关注）。
us + sy + id + wa =100% 近似为 100%
CPU 性能诊断
使用 vmstat 查看系统的 CPU 整体运行状况，如下所示：

指标解读如下所示：
r：如果在 procs 中运行的序列 (process r) 是连续的大于在系统中的 CPU 的个数，表示 CPU 比较忙，系统现在运行比较慢，有多数的进程等待 CPU。如果 r 的输出数大于系统中可用 CPU 个数的 4 倍的话，则系统面临着 CPU 短缺的问题，或者是 CPU 的速率过低，系统中有多数的进程在等待 CPU，造成系统中进程运行过慢。
b：如果在 procs 中运行的序列 (process b)，即处于不可中断状态的进程数，连续为 CPU 的 2~3 倍就表明 CPU 排队比较严重了。
• SYSTEM
in：每秒产生的中断次数。
cs：每秒产生的上下文切换次数。
in 和 cs 这两个值越大，会看到由内核消耗的 CPU 时间会越大。
• CPU
us：用户进程消耗的 CPU 时间百分。us 的值比较高时，说明用户进程消耗的 CPU 时间多，在服务高峰期持续大于 50~60，是可以接受，但是如果长期超 50% ，那么我们就该考虑优化程序算法。
sy：内核进程消耗的 CPU 时间百分比。sy 的值高时，说明系统内核消耗的 CPU 资源多，这并不是良性表现，我们应该检查原因。
wa：IO 等待消耗的CPU时间百分比。wa 的值高时，说明 IO 等待比较严重，这可能由于磁盘大量作随机访问造成，也有可能磁盘出现瓶颈（块操作）。
id：CPU 处于空闲状态时间百分比，如果空闲时间 (cpu id) 持续为 0 并且系统时间 (cpu sy) 是用户时间的两倍 (cpu us) 系统则面临着 CPU 资源的短缺，在服务高峰期持续小于 50，可以接受。
通过以下方式可以判断 CPU 性能：
• 如果 r 连续大于 CPU 的个数，甚至几倍 CPU 个数；b 也有持续有值，甚至 CPU 的 2~3 倍，并且 id 也持续小于 50%，wa 也比较小，这就表明 CPU 负荷很严重。
• 再详细确认用：sar -u 1 5，sar -q 1 5，可以观察 CPU 的使用率和 CPU 运行进程队列长度及负载。
• 查看具体是什么进程在消耗 CPU，就要使用命令：top，ps –auxw | more。
• 知道了某个进程消耗大量的 CPU，想知道这个进程在做成什么，那就用命令：strace。
cpu诊断常用工具：

cpu优化常用流程：

cpu优化常用手段：