高级 Linux 命令精通指南第 3 部分资源管理.docx
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高级Linux命令精通指南第3部分资源管理
高级Linux命令精通指南，第3部分：
资源管理
作者：
ArupNanda
2009年1月发表
在此部分中，了解用于监视物理组件的高级Linux命令
Linux系统由若干主要物理组件组成，如CPU、内存、网卡和存储设备。
要有效地管理Linux环境，您应该能够以合理的精度测量这些资源的各种指标—每个组件处理多少资源、是否存在瓶颈等。
在本系列的其他部分中，您已经学习了处于宏级别的用于测量指标的一些命令。
但在此部分中，您将了解专门用于监视物理组件的高级Linux命令。
具体而言，您将了解以下类别的命令：
组件
命令
内存
free、vmstat、mpstat、iostat、sar
CPU
vmstat、mpstat、iostat、sar
I/O
vmstat、mpstat、iostat、sar
进程
ipcs、ipcrm
正如您所见，某些命令出现在多个类别中。
这是由于这些命令可以执行很多任务。
某些命令比较适合于某些组件，例如iostat适合I/O，但是您应该了解它们工作的差别并使用您更熟悉的命令。
在多数情况下，单个命令可能对于了解实际发生的情况没什么用。
要获取所需的信息，您应该了解多个命令。
free
一个常见的问题是“我的应用程序和各种服务器、用户和系统进程正在使用多少内存？
”或者“现在有多少内存可用？
”如果正在运行的进程使用的内存大于可用RAM，则需要将这些进程移到交换区。
因此，一个补充问题是“正在使用多少交换区空间？
”
free命令将回答所有这些问题。
而且，一个非常有用的选项–m可以显示可用内存（以MB为单位）：
#free-m
totalusedfreesharedbufferscached
Mem:
17721654117018618
-/+buffers/cache:
1017754
Swap:
19831065918
以上输出显示系统具有1,772MB的RAM，已使用1,654MB，还有117MB内存可用。
第二行显示在物理内存中缓冲区和缓存大小的更改。
第三行显示交换区利用情况。
要以KB或GB为单位显示以上内容，请将-m选项分别替换为-k或-g。
使用–b选项将以字节为单位。
#free-b
totalusedfreesharedbufferscached
Mem:
18581299201724039168134090752018640896643194880
-/+buffers/cache:
1062203392795926528
Swap:
20803665921116721152963645440
–t选项在输出底部显示总数（物理内存和交换区的总和）：
#free-m-t
totalusedfreesharedbufferscached
Mem:
17721644127016613
-/+buffers/cache:
1014757
Swap:
19831065918
Total:
375627091046
尽管free不显示百分比，但是我们可以提取并格式化输出的特定部分，将已使用的内存仅显示为总数的百分比：
#free-m|grepMem|awk'{print（$3/$2）*100}'
98.7077
这在具体数据非常重要的shell脚本中非常方便。
例如，您可能希望在可用内存的百分比低于特定阈值时触发一个警报。
同样，要发现已使用交换区空间的百分比，您可以发出：
free-m|grep-iSwap|awk'{print（$3/$2）*100}'
可以使用free查看应用程序施加的内存负载。
例如，启动备份应用程序之前检查可用内存，启动之后立即检查可用内存。
两者之差就是备份应用程序消耗的内存。
针对Oracle用户的用法
那么，您如何使用该命令管理运行Oracle环境的Linux服务器呢？
性能问题的一个最常见原因是内存不足，从而导致系统临时将内存区域“交换”到磁盘中。
某种程度的交换可能是必然的，但是交换过多则表示可用内存不足。
而现在，您可以使用free获得可用内存信息，紧接着使用sar命令（稍后介绍）检查内存和交换区消耗的历史趋势。
如果交换区的使用是暂时的，则可能出现一次高峰，但是如果明确要经过一段时间，则应注意。
持续的内存过载可能有几个明显且可能的疑点：
∙较大的SGA高于可用内存
∙在PGA上分配了大量内存
∙某些进程出现泄露内存的错误
对于第一种情况，应确保SGA低于可用内存。
根据经验，对SGA使用大约物理内存的40%，当然，应根据具体情况定义该参数。
对于第二种情况，应尝试减少查询中的大量缓冲区分配。
对于第三种情况，应使用ps命令（在本系列的之前部分中介绍过）确定可能泄露内存的具体进程。
ipcs
当某个进程运行时，它会夺取“共享内存”。
该进程可能拥有一个或很多个共享内存段。
进程之间彼此（“进程间通信”或IPC）发送消息并使用信号。
要显示有关共享内存段、IPC消息队列以及信号的信息，可以使用一个命令：
ipcs。
–m选项非常受欢迎；它显示共享内存段。
#ipcs-m
------SharedMemorySegments--------
keyshmidownerpermsbytesnattchstatus
0xc41455142031618oracle66040960
0x000000003670019oracle6608388608108
0x00000000327684oracle6001966082dest
0x00000000360453oracle6001966082dest
0x00000000393222oracle6001966082dest
0x00000000425991oracle6001966082dest
0x000000003702792oracle660926941184108
0x00000000491529oracle6001966082dest
0x49d1a2883735562oracle660140509184108
0x00000000557067oracle6001966082dest
0x000000001081356oracle6001966082dest
0x00000000983053oracle6001966082dest
0x000000001835023oracle6001966082dest
该输出表明服务器正在运行Oracle软件，显示了各种共享内存段。
每个共享内存段由显示在“shmid”列下面的共享内存ID唯一标识。
（稍后，您将看到如何使用该列值。
）显然，“owner”显示内存段的所有者，“perms”列显示权限（与unix权限相同），“bytes”显示字节大小。
-u选项显示一个非常快速的摘要：
#ipcs-mu
------SharedMemoryStatus--------
segmentsallocated25
pagesallocated264305
pagesresident101682
pagesswapped100667
Swapperformance:
0attempts0successes
–l选项显示限定值（相对于当前值）：
#ipcs-ml
------SharedMemoryLimits--------
maxnumberofsegments=4096
maxsegsize（kbytes）=907290
maxtotalsharedmemory（kbytes）=13115392
minsegsize（bytes）=1
如果您看到当前值处于或接近限定值，则应该考虑提高限定值。
可以使用shmid值获取具体共享内存段的详细图片。
–i选项可以完成该操作。
下面是查看shmid3702792详细信息的方法：
#ipcs-m-i3702792
SharedmemorySegmentshmid=3702792
uid=500gid=502cuid=500cgid=502
mode=0660access_perms=0660
bytes=926941184lpid=12225cpid=27169nattch=113
att_time=FriDec1923:
34:
102008
det_time=FriDec1923:
34:
102008
change_time=SunDec705:
03:
102008
稍后，本文将采用一个示例向您介绍如何解释以上输出。
-s显示系统中的信号：
#ipcs-s
------SemaphoreArrays--------
keysemidownerpermsnsems
0x313f2eb81146880oracle660104
0x0b7765042326529oracle660154
…andsoon…
它显示一些有价值的数据。
它显示ID为1146880的信号数组具有104个信号，另一个数组具有154个信号。
如果您增加信号，则总值必须低于内核参数（semmax）定义的上限。
安装Oracle数据库软件时，预安装的检查程序将检查semmax的设置。
之后，当系统达到稳定状态时，您可以检查实际的利用情况，然后相应地调整内核值。
针对Oracle用户的用法
如何查看Oracle数据库实例使用的共享内存段？
为此，请使用oradebug命令。
首先以sysdba身份连接到数据库：
#sqlplus/assysdba
在SQL中，使用oradebug命令，如下所示：
SQL>oradebugsetmypid
Statementprocessed.
SQL>oradebugipc
Informationwrittentotracefile.
要查找跟踪文件的名称，执行以下命令：
SQL>oradebugTRACEFILE_NAME
/opt/oracle/diag/rdbms/odba112/ODBA112/trace/ODBA112_ora_22544.trc
现在，如果打开该跟踪文件，将会看到共享内存ID。
下面是该文件的节选：
Area#0`FixedSize'containingSubareas0-0
Totalsize000000000014613cMinimumSubareasize00000000
AreaSubareaShmidStableAddrActualAddr
00172359700x000000200000000x00000020000000
SubareasizeSegmentsize
0000000000147000000000002c600000
Area#1`VariableSize'containingSubareas4-4
Totalsize000000002bc00000MinimumSubareasize00400000
AreaSubareaShmidStableAddrActualAddr
14172359700x000000208000000x00000020800000
SubareasizeSegmentsize
000000002bc00000000000002c600000
Area#2`RedoBuffers'containingSubareas1-1
Totalsize0000000000522000MinimumSubareasize00000000
AreaSubareaShmidStableAddrActualAddr
21172359700x000000201470000x00000020147000
SubareasizeSegmentsize
0000000000522000000000002c600000
...andsoon...
共享内存id以红色粗体显示。
可以使用该共享内存ID来获取共享内存的详细信息：
#ipcs-m-i17235970
另一个有用的观察是lpid的值—最后一个接触共享内存段的进程的进程ID。
要展示该属性的值，使用SQL*Plus从另一个会话连接到该实例。
#sqlplus/assysdba
在该会话中，查找服务器进程的PID：
SQL>selectspidfromv$process
2whereaddr=（selectpaddrfromv$session
3wheresid=
4（selectsidfromv$mystatwhererownum<2）
5）;
SPID
------------------------
13224
现在，针对同一共享内存段再次执行ipcs命令：
#ipcs-m-i17235970
SharedmemorySegmentshmid=17235970
uid=500gid=502cuid=500cgid=502
mode=0660access_perms=0660
bytes=140509184lpid=13224cpid=27169nattch=113
att_time=FriDec1923:
38:
092008
det_time=FriDec1923:
38:
092008
change_time=SunDec705:
03:
102008
注意，lpid的值已经从原来的值12225更改为13224。
lpid显示最后一个接触共享内存段的进程的PID。
该命令自身的价值不大。
下一个命令ipcrm允许您基于输出采取操作，正如您将在下一部分所见。
ipcrm
既然您已经标识了共享内存和其他IPC指标，那么使用它们做什么呢？
之前您看到过一些用法，如标识Oracle使用的共享内存、确保为共享内存设置了内核参数等等。
另一个常见的应用是删除共享内存、IPC消息队列或信号数组。
要删除某个共享内存段，注意ipcs命令输出中它的shmid。
然后使用–m选项删除该段。
要删除ID为3735562的段，使用：
#ipcrm–m3735562
这将删除该共享内存。
还可以使用该命令删除信号和IPC消息队列（使用–s和–q参数）。
针对Oracle用户的用法
有时当您关闭数据库实例时，Linux内核可能未完全清除共享内存段。
留下的共享内存没有什么用处，但它会占用系统资源，从而使可用于其他进程的内存更少。
这种情况下，可以检查“oracle”用户所拥有的任何延迟共享内存段，然后删除它们，如果有这样的段，使用ipcrm命令。
vmstat
vmstat是最早用于显示所有与内存和进程相关信息的命令，调用时，该命令会持续运行并发布其信息。
它有两个参数：
#vmstat
是两次运行之间的时间间隔，以秒为单位。
是vmstat重复的次数。
下面是当我们希望vmstat每隔5秒运行一次并在第10次运行后停止时的示例。
每5秒之后都会输出一行并显示此时的统计信息。
#vmstat510
procs-----------memory-------------swap-------io------system------cpu----
rbswpdfreebuffcachesisobiboincsussyidwa
0010870321325001526062248889199300410825
0010870321325001528462246400230151109585810981
001087032132484153006224480031779108890510980
…showsupto10times.
该输出显示有关系统资源的大量信息。
我们来详细介绍它们：
procs
显示进程数
r
等待运行的进程。
系统上的负载越多，等待运行CPU周期的进程数量越多。
b
不可中断睡眠的进程，也称为“被阻塞”的进程。
这些进程最有可能等待I/O，但也可能等待其他事情。
有时，还存在另外一列，该列位于标题“w”下，显示可以运行但已经交换到交换区域中的进程数。
“b”下的数值应接近于0。
如果“w”下的数值很高，可能需要更多内存。
下表显示了内存指标：
swpd
虚拟内存或交换内存的数量（以KB为单位）
free
可用物理内存的数量（以KB为单位）
buff
用作缓冲区的内存数量（以KB为单位）
cache
用作缓存的物理内存数量（以KB为单位）
缓冲区内存用来存储文件元数据（如i-nodes）以及原始块设备中的数据。
缓存内存用于文件数据本身。
下表显示了交换活动：
si
将内存从磁盘交换回物理RAM的速率（以KB/秒为单位）
so
将内存从物理RAM交换到磁盘的速率（以KB/秒为单位）
下表显示了I/O活动：
bi
系统向块设备发送数据的速率（以块/秒为单位）
bo
系统从块设备中读取数据的速率（以块/秒为单位）
下表显示了系统相关活动：
in
系统每秒接收到的中断数
cs
在进程空间中切换上下文的速率（以数量/秒为单位）
最后这张表可能用得最多—有关CPU负载的信息：
us
显示花费在用户进程中的CPU百分比。
Oracle进程属于这一类。
sy
系统进程（如所有根进程）使用的CPU百分比
id
可用CPU百分比
wa
花费在“等待I/O”上的百分比
让我们看一看如何解释这些值。
输出的第一行是自从系统重新启动以来所有指标的平均值。
因此，忽略该行，因为它并不显示当前状态。
其他行显示实时指标。
理想情况下，等待或阻塞的进程数量（位于“procs”标题下）应该为0或接近于0。
如果数值较高，则表示系统没有足够的资源（如CPU、内存或I/O）。
诊断性能问题时该信息非常有用。
“swap”下的数据表明交换是否过多。
如果交换过多，则表明物理内存可能不足。
应该减少内存需求或增加物理RAM。
“io”下的数据表示往返于磁盘的数据流。
这表明正在进行的磁盘活动量，这并不一定表明存在问题。
如果您看到“proc”和“b”列（正在阻塞的进程）下有较大的数值和较高的I/O，则可能出现了严重的I/O争用问题。
“cpu”标题下是最有用的信息。
“id”列显示空闲CPU。
如果用100减去该数值，则会得到繁忙CPU的百分比。
还记得本系列的另一个部分中描述的top命令吗？
该命令还显示CPU的空闲百分比数值。
区别是：
top显示每个CPU的空闲百分比，而vmstat显示所有CPU的空闲百分比。
vmstat命令还显示CPU使用情况的划分：
Linux系统使用多少、用户进程使用多少以及等待I/O使用多少。
通过该划分，您可以确定CPU消耗的组成。
如果系统CPU负载较高，能表明正在运行某个根进程（如备份）吗？
一段时间内的系统负载应该一致。
如果系统显示较高的数值，请使用top命令确定占有CPU的系统进程。
针对Oracle用户的用法
Oracle进程（后台进程和服务器进程）和用户进程（sqlplus、apache等）位于“us”下。
如果该数值较高，则使用top来确定进程。
如果“wa”列显示较高的数值，则表明I/O系统无法跟上读取或写入的数量。
有时这可能是因为在数据库中进行大量更新，从而导致日志切换以及后续的大量存档进程。
但是，如果它持续显示一个较大的数值，则表明可能存在I/O瓶颈。
Oracle数据库中的I/O瓶颈可能会造成严重的问题。
与性能问题不同，慢速I/O可能导致控制文件写入速度缓慢，这会导致等待获取控制文件的进程加入队列。
如果等待超过900秒且等待者是关键进程（如LGWR），则会关闭数据库实例。
如果您看到很多交换，可能是SGA的太大，以至于物理内存容纳不下。
应该减小SGA大小或增加物理内存。
mpstat
另一个用于获取CPU相关统计信息的有用的命令是mpstat。
下面是一个示例输出：
#mpstat-PALL52
Linux2.6.9-67.ELsmp（oraclerac1）12/20/2008
10:
42:
38PMCPU%user%nice%system%iowait%irq%soft%idleintr/s
10:
42:
43PMall6.890.0044.760.100.100.1048.051121.60
10:
42:
43PM09.200.0049.000.000.000.2041.60413.00
10:
42:
43PM14.600.0040.600.000.200.2054.60708.40
10:
42:
43PMCPU%user%nice%system%iowait%irq%soft%idleintr/s
10:
42:
48PMall7.600.0045.300.300.000.1046.701195.01
10:
42:
48PM04.190.002.200.400.000.0093.211034.53
10:
42:
48PM110.780.0088.220.400.000.000.20160.48
Average:
CPU%user%nice%system%iowait%irq%soft%idleintr/s
Average:
all7.250.0045.030.200.050.1047.381158.34
Average:
06.690.0025.570.200.000.1067.43724.08
Average:
17.690.0064.
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