linux命令---vmstat

概述

vmstat命令： 是一个查看虚拟内存（Virtual Memory）使用状况的工具，用来获得有关进程、虚存、页面交换空间及 CPU活动的信息。这些信息反映了系统的负载情况

vmstat

选项

选项	含义
-a	显示活跃和非活跃内存
-f	显示从系统启动至今的fork数量 。
-m	显示slabinfo
-n	只在开始时显示一次各字段名称。
-s	显示内存相关统计信息及多种系统活动数量。
delay	刷新时间间隔。如果不指定，只显示一条结果。
count	刷新次数。如果不指定刷新次数，但指定了刷新时间间隔，这时刷新次数为无穷。
-d	显示磁盘相关统计信息。
-p	显示指定磁盘分区统计信息
-S	使用指定单位显示。参数有 k 、K 、m 、M ，分别代表1000、1024、1000000、1048576字节（byte）。默认单位为K（1024 bytes）
-V	显示vmstat版本信息。

字段说明

字段	含义
r	表示运行队列，当这个值超过了CPU数目，就会出现CPU瓶颈了。这个也和top的负载有关系，一般负载超过了2.5就比较高，服务器的状态很危险。top的负载类似每秒的运行队列。如果运行队列过大，表示你的CPU很繁忙，一般会造成CPU使用率很高。
b	表示阻塞的进程,等待IO的进程数量
swpd	虚拟内存已使用的大小，如果大于0，需要配合si和so来考察是否真的内存不足：si，so的值长期为0，这种情况不会影响系统性能
free	空闲的物理内存的大小
buff	Linux/Unix系统是用来存储，目录里面有什么内容，权限等的缓存
cache	cache给文件做缓冲，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处，那么磁盘的读IO bi会非常小
si	每秒从磁盘读入虚拟内存的大小，如果这个值长时间大于0，表示物理内存不够用或者内存泄露了，要查找耗内存进程解决掉
so	每秒虚拟内存写入磁盘的大小，如果这个值长时间大于0，同上。
bi	块设备每秒接收的块数量，这里的块设备是指系统上所有的磁盘和其他块设备，默认块大小通过命令查/sbin/tune2fs -l /dev/sda1
bo	块设备每秒发送的块数量。不然就是IO过于频繁，需要调整。
in	每秒CPU的中断次数，包括时间中断
cs	每秒上下文切换次数，例如我们调用系统函数，就要进行上下文切换，线程的切换，也要进程上下文切换，这个值要越小越好，太大了，要考虑调低线程或者进程的数目。上下文切换次数过多表示你的CPU大部分浪费在上下文切换，导致CPU干正经事的时间少了，CPU没有充分利用，是不可取的。
us	用户CPU时间，如果长期超50%的使用，那么我们就该考虑优化程序算法或者进行加速
sy	系统CPU时间，如果太高，表示系统调用时间长，说明系统内核消耗的CPU资源多，这并不是良性表现
id	空闲 CPU时间，一般来说，id + us + sy = 100。
wa	等待IO CPU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作随机访问造成，也有可能磁盘出现瓶颈（块操作）

*注意：* 内存够用的时候，si/so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。
系统调用导致上下文切换，每次调用系统函数，代码就会进入内核空间，导致上下文切换，这个是很耗资源，也要尽量避免频繁调用系统函数

常见问题及处理

1、检查CPU是否满足应用场景：r经常大于逻辑核数的3倍，且id经常少于30，表示cpu的负荷很重，需要借助其他工具下钻程序占用CPU的情况。
2、检查内存是否满足应用场景：si，so长期不等于0，表示内存不足，需要借助其他工具下钻程序占用MEM的情况，如是JVM需要分析堆。如果si、so长期>0，系统性能回收影响，磁盘io和CPU资源会被耗尽；评估内存是否够用不能只看free，而是要结合这俩个值，si、so很小或者长期为0说明够用，否则内存不足
3、检查磁盘是否满足应用场景：查询块的默认块的大小，根据bi/bo计算 读写速度/s，对比磁盘的读写速度（使用的磁盘阵列和转速计算或者用io测试工具测试获得），若接近磁盘的读写速度，且队列或者CPU过高，表示io性能不好，需要考虑优化io或者升级磁盘设备。随机磁盘读写的时候，值越大，CPU在IO等待的时间也就越大。
4、上下文切换和中断，一般这两个指标分不开。context switch过高，会导致CPU像个搬运工，频繁在寄存器和运行队列直接奔波 ，更多的时间花在了线程切换，而不是真正工作的线程上。直接的消耗包括CPU寄存器需要保存和加载，系统调度器的代码需要执行。间接消耗在于多核cache之间的共享数据；测试上下文的耗时可以使用工具LMbench，总得来说这两个值越大，内核消耗CPU的时间越多。
5、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。
6、wa高：说明IO等待严重，可能是磁盘的大量的随机读写造成的，也有可能是磁盘的带宽出现瓶颈（块操作）

题外话(对常见问题4补充)：
现在linux是大多基于抢占式，CPU给每个任务一定的服务时间，当时间片轮转的时候，需要把当前状态保存下来，同时加载下一个任务，这个过程叫做上下文切换。时间片轮转的方式，使得多个任务利用一个CPU执行成为可能，但是保存现场和加载现场，也带来了性能消耗。

对于抢占式操作系统而言引起上下文切换的原因， 大体有几种：
1)当前任务的时间片用完之后，系统CPU正常调度下一个任务；
2)当前任务碰到IO阻塞，调度线程将挂起此任务，继续下一个任务；
​3)多个任务抢占锁资源，当前任务没有抢到，被调度器挂起，继续下一个任务；
4)用户代码挂起当前任务，让出CPU时间；
5)硬件中断

LMbench主要是带宽（读取缓存文件、内存拷贝、读写内存、管道等）和反应时间（上下文切换、网路、进程创建等）的评测工具。
LMbench如何测量进程切换的时间：首先是看任务处理的时间（通过一次任务处理，这个任务处理的时间被定义为token时间，不包括线程切换的）。然后多次执行，排除任务执行的时间，然后计算出CS的时间（如果有cache miss，则CS的时间也包括cache misses的时间）。

原文链接

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