Linux服务器性能评估与优化.docx
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Linux服务器性能评估与优化
[导读]一、影响Linux服务器性能的因素1.操作系统级ØCPUØ内存Ø磁盘I/O带宽Ø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评判标准好坏糟糕CPUuser%+sys%<...
一、影响Linux服务器性能的因素
1.操作系统级
Ø CPU
Ø 内存
Ø 磁盘I/O带宽
Ø 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
评判标准
好
坏
糟糕
CPU
user%+sys%<70%
user%+sys%=85%
user%+sys%>=90%
内存
SwapIn(si)=0
SwapOut(so)=0
PerCPUwith10page/s
MoreSwapIn&SwapOut
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。
swapin:
即si,表示虚拟内存的页导入,即从SWAPDISK交换到RAM
swapout:
即so,表示虚拟内存的页导出,即从RAM交换到SWAPDISK。
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)
[root@web1~]#uptime
16:
38:
00up118days,3:
01,5users,loadaverage:
1.22,1.02,0.91
这里需要注意的是:
loadaverage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loadaverage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loadaverage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:
[root@node1~]#vmstat23
procs-----------memory-------------swap-------io------system-------cpu------
rbswpdfreebuffcachesisobiboincsussyidwast
000162240830467032001321100723019800
00016224083046703200101010200110000
0001622408304670320011100918019900
● 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:
[root@webserver~]#sar-u35
Linux2.6.9-42.ELsmp(webserver)11/28/2008_i686_(8CPU)
11:
41:
24AMCPU%user%nice%system%iowait%steal%idle
11:
41:
27AMall0.880.000.290.000.0098.83
11:
41:
30AMall0.130.000.170.210.0099.50
11:
41:
33AMall0.040.000.040.000.0099.92
11:
41:
36AMall90.080.000.130.160.009.63
11:
41:
39AMall0.380.000.170.040.0099.41
Average:
all0.340.000.160.050.0099.45
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:
[root@webserver~]#free-m
totalusedfreesharedbufferscached
Mem:
8111718592602436299
-/+buffers/cache:
6437468
Swap:
818908189
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。
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:
[root@webserver~]#free-m
totalusedfreesharedbufferscached
Mem:
8111718592602436299
-/+buffers/cache:
6437468
Swap:
818908189
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
[root@node1~]#vmstat23
procs-----------memory-------------swap-------io------system-------cpu------
rbswpdfreebuffcachesisobiboincsussyidwast
000162240830467032001321100723019800
00016224083046703200101010200110000
0001622408304670320011100918019900
● 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bufferscache的内存数量,一般对块设备的读写才需要缓冲。
cache列表示pagecached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
[root@webserver~]#iostat-d23
Linux2.6.9-42.ELsmp(webserver)12/01/2008_i686_(8CPU)
Device:
tpsBlk_read/sBlk_wrtn/sBlk_readBlk_wrtn
sda1.872.58114.126479462286537372
Device:
tpsBlk_read/sBlk_wrtn/sBlk_readBlk_wrtn
sda0.000.000.0000
Device:
tpsBlk_read/sBlk_wrtn/sBlk_readBlk_wrtn
sda1.000.0012.00024
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。
Ø 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。
Ø 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:
[root@webserver~]#sar-d23
Linux2.6.9-42.ELsmp(webserver)11/30/2008_i686_(8CPU)
11:
09:
33PMDEVtpsrd_sec/swr_sec/savgrq-szavgqu-szawaitsvctm%util
11:
09:
35PMdev8-00.000.000.000.000.000.000.000.00
11:
09:
35PMDEVtpsrd_sec/swr_sec/savgrq-szavgqu-szawaitsvctm%util
11:
09:
37PMdev8-01.000.0012.0012.000.000.000.000.00
11:
09:
37PMDEVtpsrd_sec/swr_sec/savgrq-szavgqu-szawaitsvctm%util
11:
09:
39PMdev8-01.990.0047.7624.000.000.500.250.05
Average:
DEVtpsrd_sec/swr_sec/savgrq-szavgqu-szawaitsvctm%util
Average:
dev8-01.000.0019.9720.000.000.330.170.02
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
Ø 与oracle相关的系统内核参数
Ø SGA、PGA参数设置
Oracle下磁盘存储性能优化
Ø 文件系统的选择(ext2/ext3、xfs、ocfs2)
Ø OracleASM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:
kernel.shmmax=2147483648
kernel.shmmni=4096
kernel.shmall=2097152
kernel.sem=25032000100128
fs.file-max=65536
net.ipv4.ip_local_port_range=102465000
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
OracleSGA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:
unabletoattachtosharedmemorysegment,如果该参数设置小于OracleSGA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SUNOS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
AOracle在内存管理方面的改进
Oracle9i通过参数PGA_AGGREGATE_TARGET参数实现PGA自动管理Oracle10g通过参数SGA_TARGET参数实现了SGA的自动管理,
Oracle11g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。
BOracle五种内存管理方式
Ø 自动内存管理,即AMM(AutomaticMemoryManagement)
Ø 自动共享内存管理,即ASMM(AutomaticSharedMemoryManagement)
Ø 手动共享内存管理
Ø 自动PGA管理
Ø 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:
SQL>showparameterstarget
NAMETYPEVALUE
-------------------------------------------------------------------------archive_lag_targetinteger0
db_flashback_retention_targetinteger1860
fast_start_io_targetinteger0
fast_start_mttr_targetinteger0
memory_max_targetbiginteger1400M
memory_targetbiginteger1400M
pga_aggregate_targetbiginteger0
sga_targetbiginteger0
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:
SQL>altersystemsetmemory_target=0scope=both;
Systemaltered.
SQL>altersystemsetsga_target=1024mscope=both;
Systemaltered.
SQL>
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,