运维技术进阶——Linux性能问题解决思路
一 Linux服务器性能监控
常用性能监控工具Vmstat、sar、iostat、netstat、free、ps、top的具体使用方法，请阅读以下文章：
Linux监控工具介绍系列——vmstat
Linux监控工具介绍系列——free
Linux监控工具介绍系列——iostat
Linux监控工具介绍系列——sar
Linux监控工具介绍系列——netstat
二 Linux服务器性能评估
2.1.1 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
2.1.2 系统性能评估标准
| 影响性能因素 | 好 | 坏 | 糟糕 |
|---|---|---|---|
| CPU | user% + sys%< 70% | user% + sys%= 85% | user% + sys% >=90% |
| 内存 | Swap In（si）＝0 Swap 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 DISK2.1.3 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
vmstat、sar、iostat检测是否是CPU瓶颈
free、vmstat检测是否是内存瓶颈
iostat检测是否是磁盘I/O瓶颈
netstat检测是否是网络带宽瓶颈2.1.4 Linux性能评估与优化
系统整体性能评估（uptime命令）uptime
16:38:00 up 118 days, 3:01, 5 users,load average: 1.22, 1.02, 0.91
注意：
load average三值大小一般不能大于系统CPU的个数。
系统有8个CPU,如load average三值长期大于8，说明CPU很繁忙，负载很高，可能会影响系统性能。
但偶尔大于8，一般不会影响系统性能。
如load average输出值小于CPU个数，则表示CPU有空闲时间片，比如本例中的输出，CPU是非常空闲的
2.2.1 CPU性能评估
1.利用vmstat命令监控系统CPU
显示系统各种资源之间相关性能简要信息，主要看CPU负载情况。
下面是vmstat命令在某个系统的输出结果：
[root@node1 ~]#vmstat 2 3
procs
———–memory———- —swap– —–io—- –system– —–cpu——
r b swpd freebuff cache si so bi bo incs us sy idwa st
0 0 0 162240 8304 67032 0 0 13 21 1007 23 0 1 98 0 0
0 0 0 162240 8304 67032 0 0 1 0 1010 20 0 1 100 0 0
0 0 0 162240 8304 67032 0 0 1 1 1009 18 0 1 99 0 0
Procsr--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--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
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
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对系统每方面进行单独统计，但会增加系统开销，不过开销可以评估，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 -u 3 5
Linux
2.6.9-42.ELsmp (webserver) 11/28/2008_i686_
(8 CPU)
11:41:24
AM CPU %user %nice%system
%iowait %steal %idle
11:41:27
AM all 0.88 0.00 0.29 0.00 0.00 98.83
11:41:30
AM all 0.13 0.00 0.17 0.21 0.00 99.50
11:41:33
AM all 0.04 0.00 0.04 0.00 0.00 99.92
11:41:36
AM all 90.08 0.00 0.13 0.16 0.00 9.63
11:41:39
AM all 0.38 0.00 0.17 0.04 0.00 99.41
Average:
all 0.34 0.00 0.16 0.05 0.00 99.45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。
2.3.1 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
total
used freeshared
buffers cached
Mem:
8111 7185 926 0 243 6299
-/+
buffers/cache:
643 7468
Swap:
8189 0 8189经验公式：
应用程序可用内存/系统物理内存>70%，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%，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%，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
~]#
vmstat 2 3
procs
———–memory———- —swap– —–io—- –system– —–cpu——
r b swpd freebuff cache si so bi bo incs us sy idwa st
0 0 0 162240 8304 67032 0 0 13 21 1007 23 0 1 98 0 0
0 0 0 162240 8304 67032 0 0 1 0 1010 20 0 1 100 0 0
0 0 0 162240 8304 67032 0 0 1 1 1009 18 0 1 99 0 0memory
swpd--切换到内存交换区的内存数量（k为单位)。如swpd值偶尔非0，不影响系统性能
free--当前空闲的物理内存数量（k为单位）
buff--buffers cache的内存数量，一般对块设备的读写才需要缓冲
cache--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--由磁盘调入内存，也就是内存进入内存交换区的数量。
so--由内存调入磁盘，也就是内存交换区进入内存的数量。si的值长期不为0，表示系统内存不足。需增加系统内存。
2.4.1磁盘I/O性能评估
1.磁盘存储基础
频繁访问的文件或数据尽可能用内存读写代替直接磁盘I/O，效率高千倍。
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。
裸设备优点：
数据可直接读写，不需经过操作系统级缓存，节省内存资源，避免内存资源争用;
避免文件系统级维护开销，如文件系统需维护超级块、I-node等;
避免了操作系统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 -d 2 3
Linux
2.6.9-42.ELsmp (webserver) 12/01/2008_i686_
(8 CPU)
Device:
tps Blk_read/sBlk_wrtn/sBlk_read
Blk_wrtn
sda 1.87 2.58 114.12 6479462 286537372
Device:
tps Blk_read/sBlk_wrtn/sBlk_read
Blk_wrtn
sda
0.00 0.00 0.00 0 0
Device:
tps Blk_read/sBlk_wrtn/sBlk_read
Blk_wrtn
sda
1.00 0.00 12.00 0 24解释如下：
Blk_read/s--每秒读取数据块数
Blk_wrtn/s--每秒写入数据块数
Blk_read--读取的所有块数
Blk_wrtn--写入的所有块数可通过Blk_read/s和Blk_wrtn/s值对磁盘的读写性能有一个基本的了解.
如Blk_wrtn/s值很大，表示磁盘写操作频繁，考虑优化磁盘或程序，
如Blk_read/s值很大，表示磁盘直接读操作很多，可将读取的数据放入内存
规则遵循：
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 -d 2 3
Linux
2.6.9-42.ELsmp (webserver) 11/30/2008_i686_
(8 CPU)
11:09:33
PM DEV tps rd_sec/swr_sec/savgrq-sz
avgqu-sz await svctm %util
11:09:35
PM dev8-0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
11:09:35
PM DEV tps rd_sec/swr_sec/savgrq-sz
avgqu-sz await svctm %util
11:09:37
PM dev8-0 1.00 0.00 12.00 12.00 0.00 0.00 0.00 0.00
11:09:37
PM DEV tps rd_sec/swr_sec/savgrq-sz
avgqu-sz await svctm %util
11:09:39
PM dev8-0 1.99 0.00 47.76 24.00 0.00 0.50 0.25 0.05
Average:
DEV tps rd_sec/swr_sec/savgrq-sz
avgqu-sz await svctm %util
Average:
dev8-0 1.00 0.00 19.97 20.00 0.00 0.33 0.17 0.02参数含义：
await--平均每次设备I/O操作等待时间（毫秒）
svctm--平均每次设备I/O操作的服务时间（毫秒）
%util--一秒中有百分之几的时间用于I/O操作对磁盘IO性能评判标准：
正常svctm应小于await值，而svctm和磁盘性能有关，CPU、内存负荷也会对svctm值造成影响，过多的请求也会间接的导致svctm值的增加。
await值取决svctm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--衡量磁盘I/O重要指标，
如%util接近100%，表示磁盘产生的I/O请求太多，I/O系统已经满负荷工作，该磁盘可能存在瓶颈。
可优化程序或者 通过更换 更高、更快的磁盘。
2.5.1. 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三 Linux服务器性能调优
1.为磁盘I/O调整Linux内核电梯算法
选择文件系统后，该算法可以平衡低延迟需求，收集足够数据，有效组织对磁盘读写请求。
2.禁用不必要的守护进程，节省内存和CPU资源
许多守护进程或服务通常非必需，消耗宝贵内存和CPU时间。将服务器置于险地。
禁用可加快启动时间，释放内存。
减少CPU要处理的进程数一些应被禁用的Linux守护进程，默认自动运行：
序号 守护进程 描述
1 Apmd 高级电源管理守护进程
2 Nfslock 用于NFS文件锁定
3 Isdn ISDN Moderm支持
4 Autofs 在后台自动挂载文件系统(如自动挂载CD-ROM)
5 Sendmail 邮件传输代理
6 Xfs X Window的字体服务器
3.关掉GUI
4、清理不需要的模块或功能
服务器软件包中太多被启动的功能或模块实际上是不需要的(如Apache中的许多功能模块)，禁用掉有助于提高系统内存可用量，腾出资源给那些真正需要的软件，让它们运行得更快。
5、禁用控制面板
在Linux中，有许多流行的控制面板，如Cpanel，Plesk，Webmin和phpMyAdmin等，禁用释放出大约120MB内存，内存使用量大约下降30-40%。
6、改善Linux Exim服务器性能
使用DNS缓存守护进程，可降低解析DNS记录需要的带宽和CPU时间，DNS缓存通过消除每次都从根节点开始查找DNS记录的需求，从而改善网络性能。
Djbdns是一个非常强大的DNS服务器，它具有DNS缓存功能，Djbdns比BIND DNS服务器更安全，性能更好，可以直接通过http://cr.yp.to/下载，或通过Red Hat提供的软件包获得。
7、使用AES256增强gpg文件加密安全
为提高备份文件或敏感信息安全，许多Linux系统管理员都使用gpg进行加密，在使用gpg时，最好指定gpg使用AES256加密算法，AES256使用256位密钥，它是一个开放的加密算法，美国国家安全局(NSA)使用它保护绝密信息。
8、远程备份服务安全
安全是选择远程备份服务最重要的因素，大多数系统管理员都害怕两件事：(黑客)可以删除备份文件，不能从备份恢复系统。
为了保证备份文件100%的安全，备份服务公司提供远程备份服务器，使用scp脚本或RSYNC通过SSH传输数据，这样，没有人可以直接进入和访问远程系统，因此，也没有人可以从备份服务删除数据。在选择远程备份服务提供商时，最好从多个方面了解其服务强壮性，如果可以，可以亲自测试一下。
9、更新默认内核参数设置
为了顺利和成功运行企业应用程序，如数据库服务器，可能需要更新一些默认的内核参数设置，例如，2.4.x系列内核消息队列参数msgmni有一个默认值(例如，共享内存，或shmmax在Red Hat系统上默认只有33554432字节)，它只允许有限的数据库并发连接，下面为数据库服务器更好地运行提供了一些建议值(来自IBM DB2支持网站)：
kernel.shmmax=268435456 (32位)
kernel.shmmax=1073741824 (64位)
kernel.msgmni=1024
fs.file-max=8192
kernel.sem=”250 32000 32 1024″
10、优化TCP
优化TCP协议有助于提高网络吞吐量，跨广域网的通信使用的带宽越大，延迟时间越长时，建议使用越大的TCP Linux大小，以提高数据传输速率，TCP Linux大小决定了发送主机在没有收到数据传输确认时，可以向接收主机发送多少数据。
11、选择正确的文件系统
使用ext4文件系统取代ext3
● Ext4是ext3文件系统的增强版，扩展了存储限制
●具有日志功能，保证高水平的数据完整性(在非正常关闭事件中)
●非正常关闭和重启时，它不需要检查磁盘(这是一个非常耗时的动作)
●更快的写入速度，ext4日志优化了硬盘磁头动作
12、使用noatime文件系统挂载选项
在文件系统启动配置文件fstab中使用noatime选项，如果使用了外部存储，这个挂载选项可以有效改善性能。
13、调整Linux文件描述符限制
Linux限制了任何进程可以打开的文件描述符数量，默认限制是每进程1024，这些限制可能会阻碍基准测试客户端(如httperf和apachebench)和Web服务器本身获得最佳性能，Apache每个连接使用一个进程，因此不会受到影响，但单进程Web服务器，如Zeus是每连接使用一个文件描述符，因此很容易受默认限制的影响。
打开文件限制是一个可以用ulimit命令调整的限制，ulimit -aS命令显示当前的限制，ulimit -aH命令显示硬限制(在未调整/proc中的内核参数前，你不能增加限制)。
Linux第三方应用程序性能技巧
对于运行在Linux上的第三方应用程序，一样有许多性能优化技巧，这些技巧可以帮助你提高Linux服务器的性能，降低运行成本。
第三部分的调优方式尚未验证
文章内容参考：https://www.cnblogs.com/ace-lee/p/6628079.html