Linux学习-65-分析系统性能(sar命令)

14.7 影响Linux系统性能的因素

• 评价 Linux 系统性能的好坏，大致可以从 Linux 完成任务的有效性、稳定性以及响应速度等方面进行考量。操作系统在完成某个任务时，与系统自身设置、网络拓扑结构、路由设备、接入设备、物理线路等多个方面都密切相关，任何一个环节出现问题，都会影响整个系统的性能。对于 Linux 系统来说，当运行应用程序出现问题时，要从应用程序本身、操作系统、服务器硬件和网络环境等方面综合排查，深度剖析问题出现在哪个部分，才能有针对性地解决。

• CPU: 是操作系统稳定运行的根本，CPU 的速度与性能很大一部分决定了系统整体的性能，因此 CPU 数量越多、主频越高，服务器性能也就相对越好。但亊实也并非完全如此，目前大部分 CPU 在同一时间内只能运行一个线程，超线程的处理器可以在同一时间运行多个线程，因而可以利用处理器的超线程特性提髙系统性能。而在 Linux 系统下，只有运行 SMP 内核才能支持超线程，但是安装的 CPU 数量越多，从超线程获得的性能上的提高就越少。另外，Linux 内核会把多核的处理器当作多个单独的 CPU 来识别，例如两颗 4 核的 CPU 在 Linux 系统下会认为是 8 颗 CPU。注意，从性能角度来讲，两颗 4 核的 CPU 和 8 颗单核的 CPU 并不完全等价，根据权威部门得出的测试结论，前者的整体性能要低于后者 25%〜30%。在 Linux 系统中，邮件服务器、动态 Web 服务器等应用对 CPU 性能的要求相对较高，因此对于这类应用，要把 CPU 的配置和性能放在主要位置。

• 内存的大小:也是影响 Linux 性能的一个重要的因素。内存太小，系统进程将被阻塞，应用也将变得缓慢，甚至失去响应；内存太大，会导致资源浪费。Linux 系统采用了物理内存和虚拟内存的概念，虚拟内存虽然可以缓解物理内存的不足，但是占用过多的虚拟内存，应用程序的性能将明显下降。要保证应用程序的高性能运行，物理内存一定要足够大，但不应过大，否则会造成内存资源的浪费。在一个 32 位处理器的 Linux 操作系统上，超过 8GB 的物理内存都将被浪费。因此，要使用更大的内存，建议安装 64 位的操作系统，同时开启 Linux 的大内存内核支持。由于处理器寻址范围的限制，在 32 位 Linux 操作系统上，应用程序单个进程最大只能使用 2GB 的内存。这样即使系统有更大的内存，应用程序也无法“享”用，解决的办法就是使用 64 位处理器，安装 64 位操作系统，在 64 位操作系统下，可以满足所有应用程序对内存的使用需求，几乎没有限制。对内存性能要求比较的应用有打印服务器、数据库服务器和静态 Web 服务器等，因此对于这类应用，要把内存大小放在主要位置。

• 磁盘读写（I/O）能力:磁盘的 I/O 能力会直接影响应用程序的性能。比如说，在一个需要频繁读写的应用中，如果磁盘 I/O 性能得不到满足，就会导致应用的停滞。现今的磁盘都采用了很多方法来提高 I/O 性能，比如常见的磁盘 RAID 技术。RAID 的英文全称为 Redundant Array of Independent Disks，翻译成中文为独立磁盘冗余阵列，简称磁盘阵列。RAID 通过把多块独立的磁盘（物理硬盘）按不同方式组合起来，形成一个磁盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的 I/O 性能和数据冗余。通过 RAID 技术组成的磁盘组，就相当于一个大硬盘，用户可以对它进行分区格式化、建立文件系统等操作，跟单个物理硬盘一模一样，惟一不同的是 RAID 磁盘组的 I/O 性能比单个硬盘要高很多，同时对数据的安全性也有很大提升。

• 网络带宽:Linux 下的各种应用，一般都是基于网络的，因此网络带宽也是影响性能的一个重要因素，低速的、不稳定的网络将导致网络应用程序的访问阻塞；而稳定、高速的带宽，可以保证应用程序在网络上畅通无阻地运行。现在的网络一般都是千兆带宽，或者光纤网络，带宽问题对应用程序性能造成的影响也在逐步降低。

• 综述：各个方面之间都是相互依赖的，不能孤立地从某个方面来排查问题。换句话说，当一个方面出现性能问题时，往往会引发其他方面出现问题。例如，大量的磁盘读写势必消耗 CPU 和 I/O 资源，而内存的不足会导致频繁地进行内存页写入磁盘、磁盘写到内存的操作，造成磁盘 I/O 瓶颈，同时大量的网络流量也会造成 CPU 过载。总之，在处理性能问题时，应纵观全局，从各个方面进行综合考虑。

14.8 sar命令详解：分析系统性能

• sar 命令很强大，是分析系统性能的重要工具之一，通过该命令可以全面地获取系统的 CPU、运行队列、磁盘读写（I/O）、分区（交换区）、内存、CPU 中断和网络等性能数据。sar 命令的基本格式如下：

[root@localhost ~]# sar [options] [-o filename] interval [count]

• 此命令格式中，各个参数的含义如下：
  • -o filename：其中，filename 为文件名，此选项表示将命令结果以二进制格式存放在文件中；
  • interval：表示采样间隔时间，该参数必须手动设置；
  • count：表示采样次数，是可选参数，其默认值为 1；
  • options：为命令行选项，由于 sar 命令提供的选项很多，这里不再一一介绍，仅列举出常用的一些选项及对应的功能，有关 sar 命令更多可用的选项及功能，可通过执行 man sar 命令查看。

• 查看系统 CPU 的整理负载状况，每 2 秒统计一次，统计 3 次，可以执行如下命令：

[root@CncLucZK ~]# sar -u 3 5
Linux 2.6.32-431.el6.x86_64 (localhost)     10/25/2019     _x86_64_    (1 CPU)

06:18:23 AM     CPU     %user     %nice   %system   %iowait    %steal     %idle
06:18:26 AM     all     12.11      0.00      2.77      3.11      0.00     82.01
06:18:29 AM     all      6.55      0.00      2.07      0.00      0.00     91.38
06:18:32 AM     all      6.60      0.00      2.08      0.00      0.00     91.32
...

• 此输出结果中，各个列表项的含义分别如下：

  • %user：用于表示用户模式下消耗的 CPU 时间的比例；
  • %nice：通过 nice 改变了进程调度优先级的进程，在用户模式下消耗的 CPU 时间的比例；
  • %system：系统模式下消耗的 CPU 时间的比例；
  • %iowait：CPU 等待磁盘 I/O 导致空闲状态消耗的时间比例；
  • %steal：利用 Xen 等操作系统虚拟化技术，等待其它虚拟 CPU 计算占用的时间比例；
  • %idle：CPU 空闲时间比例。

• 查看系统磁盘的读写性能，可执行如下命令：

[root@CncLucZK /]# sar -d 2 3
Linux 2.6.32-431.el6.x86_64 (localhost)     10/25/2019     _x86_64_    (1 CPU)

06:36:52 AM       DEV       tps  rd_sec/s  wr_sec/s  avgrq-sz  avgqu-sz     await     svctm     %util
06:36:55 AM    dev8-0      3.38      0.00    502.26    148.44      0.08     24.11      4.56      1.54

06:36:55 AM       DEV       tps  rd_sec/s  wr_sec/s  avgrq-sz  avgqu-sz     await     svctm     %util
06:36:58 AM    dev8-0      1.49      0.00     29.85     20.00      0.00      1.75      0.75      0.11

06:36:58 AM       DEV       tps  rd_sec/s  wr_sec/s  avgrq-sz  avgqu-sz     await     svctm     %util
06:37:01 AM    dev8-0     68.26      6.96  53982.61    790.93      3.22     47.23      3.54     24.17
...

• 此输出结果中，各个列表头的含义如下：

  • tps：每秒从物理磁盘 I/O 的次数。注意，多个逻辑请求会被合并为一个 I/O 磁盘请求，一次传输的大小是不确定的；
  • rd_sec/s：每秒读扇区的次数；
  • wr_sec/s：每秒写扇区的次数；
  • avgrq-sz：平均每次设备 I/O 操作的数据大小（扇区）；
  • avgqu-sz：磁盘请求队列的平均长度；
  • await：从请求磁盘操作到系统完成处理，每次请求的平均消耗时间，包括请求队列等待时间，单位是毫秒（1 秒=1000 毫秒）；
  • svctm：系统处理每次请求的平均时间，不包括在请求队列中消耗的时间；
  • %util：I/O 请求占 CPU 的百分比，比率越大，说明越饱和。

• 如果想要查看系统内存使用情况，可以执行sar -r 2 3命令；如果要想查看网络运行状态，可执行sar -n DEV 2 3命令，等等。

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