linux系统调优一

计算机的四个子系统：
 cpu子系统
 内存子系统
 IO子系统（存储设备）
 网络子系统

调整的方向：
 纵向调整：
  在单机的基础上进行调整：
    调整软件，调整软件配置参数，改变运行参数
    调整硬件：更换硬件
 横向调整
  使用更多的机器完成同一个任务－－－集群

CPU
# cat /proc/cpuinfo
# dmidecode --type processor
# dmidecode --type cache

 中断 --- 设备通知内核，完成一次数据处理过程。
  往往是IO设备产生的，网络设备产生。

 内核处理过程---控制优先级、任务（进程）调度
  
 用户进程
 上下文切换
  内核在做任务调度的时候，调整了任务优先级，这意味着cpu会平凡中断去执行其他优先级更高的程序。

 运行队列（系统负载）uptime

平均负载：
背景1：单核心的cpu
load average: 1.43, 3.43, 5.43
 过去的1分钟、5分钟、15分钟平均负载分别是1.43,3.43,5.43.
 
 以过去的15分钟为例子，表明，在过去的15分钟里，cpu的运行队列平均长度为5.43,也就意味这，平均有5.43个进程在队列中排队等待cpu处理，在5.43个进程中，有一个进程是正在被处理，4.43个进程在等候处理。

背景2：双核心的cpu
load average: 1.43, 3.43, 5.42 
 
 以过去的15分钟为例子，表明，在过去的15分钟里，cpu的运行队列平均长度为5.43,但是由于有两个核心，也就意味着，平均每个核心的cpu有2.71个进程在队列中排队等待cpu处理，在5.43个进程中，有2个进程是正在被处理，3.42个进程在等候处理，平均每个核心有(2.71-1)=1.71个进程在等候处理。

经验：
 每个核心平均负载如果大于等于3(1+2)就应该注意。如果再大的话，说明cpu很忙，有很多进程在排队。

 

 

 cpu利用率
  用户进程us , 用户执行的程序
  内核调度sy , 内核进行调度（处理中断，进行上下文切换）
  空闲 id
  等待io  wa

top - 11:30:05 up  1:19,  5 users,  load average: 0.77, 0.88, 0.70
Tasks: 154 total,   1 running, 152 sleeping,   0 stopped,   1 zombie
Cpu(s): 20.6%us,  0.2%sy,  0.0%ni, 78.9%id,  0.0%wa,  0.2%hi,  0.2%si,  0.0%

 

 vmstat,top,uptime,mpstat,dstat,sar -u / -q

# vmstat 2 3
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu------
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 0  0      0 1122176  81516 413056    0    0    47    13  573  288 21  1 76  1  0
 0  0      0 1122052  81516 413056    0    0     0     0 1051  399 20  0 81  0  0
 0  0      0 1122300  81516 413088    0    0     0     0 1127  504 19  0 80

与cpu相关的参数输出
procs  --system-- -----cpu------
 r  b  in   cs    us sy id wa st
 0  0  573  288   21  1 76  1  0
 0  0  1051  399  20  0 81  0  0
 0  0  1127  504  19  0 80  0  0

r  ---> running ,就是相当于uptime的负载（运行队列）
  如果是单核心，数字超过3,就应该注意。

b  ---> block ,被阻塞的进程。往往由于进程在等待外部资源。
  一般不应该>0,有的话，一般都说明某个进程由于某种原因被阻塞。就应该去关心一下原因。

in ---> 中断数，中断数越高，一般说明内核在频繁地进行任务调度，但更着重与IO设备产生的中断。
cs ---> 上下文切换 ，数字越高，说明很多个不同的进程之间在竞争cpu资源。

us:sy的百分比应该是 7:3  <---应该花更多cpu资源在用户进程上。

wa  如果数字比较大，一般说明由进程在读写磁盘数据，或者接受网络数据，进程被阻塞
 

跟踪活跃进程
# strace -F -p 3265

跟踪某个准备执行的进程
# strace  -F ping -c 1 www.upl.com

# mpstat -P ALL 2

# sar -u
# sar -q 2 5

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 @内存子系统调优
  虚拟内存
  内存页
  内存分页（paging）--内核就必须经常扫描内存空间并且收回其中未被使用的内存页,把数据同步到硬盘
   kswapd
   pdflush 进程负责将内存中的内容和文件系统进行同步操

# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          2001        926       1074          0         86        411
-/+ buffers/cache:        428       1572
Swap:         2047          0       2047

buffers
 主要是缓存磁盘块的数据，文件描述符
cached
 主要是文件系统缓存。

 

  
 vmstat , time , sar -B ,free

# vmstat 2 3
-----------memory---------- ---swap-- -----io----
 swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo
  0  1099740  89324 420868    0    0    13     5
  0  1099368  89324 420868    0    0     0     0
  0  1099400  89324 420868    0    0     0     0

 
si  <--- 从swap读取数据加载到内存（in到内存）
so  <--- 从内存中把数据写到swap(从内存中out出去)

判断内存是否足够，只需要简单地判断是否使用了交换分区，是否频繁使用交换分区。

 
主页面故障
 程序在执行的时候需要的数据在内存中没有直接得到，需要从外设中读取，就算发生主页面故障。

次页面故障
 程序在执行的时候需要的数据在内存中直接得到，不需要从外设中读取，就算发生次页面故障。
 系统总是使用各种缓存，缓冲的技术来减少主页面故障，增加次页面故障。

        Major (requiring I/O) page faults: 0 主页面故障
        Minor (reclaiming a frame) page faults: 222 次页面故障

# procinfo -n 2 可以查看页面调进和调出
  如果大量的page in 和page out 只能说明当前内存使用比较活跃

  如果有大量swap in 和 swap out 说明内存不足

# sar -B 2 3
Linux 2.6.18-274.el5 (www.upl.com)      2012年07月02日

16时03分17秒  pgpgin/s pgpgout/s   fault/s  majflt/s
16时03分19秒      0.00     52.00     25.00      0.00
16时03分21秒      0.00      0.00     13.50      0.00
16时03分23秒      0.00     21.89    183.58      0.00
Average:         0.00     24.63     74.21      0.00

 

 案例数据分析

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
 @IO子系统调优
  
  IOPS计算
   每秒完成的IO数量
  IO吞吐量计算
   单位时间内，平均每个IO完成的数据量
  IO分类
   随机IO
   连续IO 

  磁盘的转速
   scsi 硬盘 320M/s
    10K  IOPS:120-150
    15K  IOPS:150-200

   ssd 固态硬盘 
     
iostat指令
# iostat -k -d sda 2
Linux 2.6.18-274.el5 (www.upl.com)      2012年07月02日

Device:            tps    kB_read/s    kB_wrtn/s    kB_read    kB_wrtn
sda               2.40        22.11         9.09     492465     202455

tps 过去的时间内平均每秒完成了多少个IO
kB_read/s 平均每秒读取多少KB的数据
kB_read 过去的时间内读取了多少数据

测试某个设备的写入速度：
# mount -o sync /dev/sda8  /mnt

# dd if=/dev/zero of=/mnt/1G  bs=1M count=1024
1024+0 records in
1024+0 records out
1073741824 bytes (1.1 GB) copied, 18.8142 seconds, 57.1 MB/s

# iostat -m -d sda8 2
Linux 2.6.18-274.el5 (www.upl.com)      2012年07月02日

Device:            tps    MB_read/s    MB_wrtn/s    MB_read    MB_wrtn
sda8             94.50         0.01        45.02          0         90

Device:            tps    MB_read/s    MB_wrtn/s    MB_read    MB_wrtn
sda8            125.50         0.00        62.00          0        124

Device:            tps    MB_read/s    MB_wrtn/s    MB_read    MB_wrtn
sda8            133.00         0.00        66.00          0        132

# iostat -x -k -d sda 2
Linux 2.6.18-274.el5 (www.upl.com)      2012年07月02日

Device:         rrqm/s   wrqm/s   r/s   w/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util
sda               0.66    25.91  1.68  1.06    21.71   107.89    94.70     0.13   46.32   2.73   0.75

Device:         rrqm/s   wrqm/s   r/s   w/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util
sda               0.00     0.00  0.00  0.00     0.00     0.00     0.00     0.00    0.00   0.00   0.00

rrqm/s 平均每秒合并的读请求
r/s 平均每秒读IO的数量
avgrq-sz 平均每个请求涉及到多少扇区的数据《－－IO吞吐量
avgqu-sz 平均IO队列的长度
%util  设备的带宽的使用百分比。数字越高，说明磁盘越尽力去读写数据。

 

  优化手段：分区、块大小，高级文件系统e4fsprogs，文件系统挂载，IO算法

# yum install e4fsprogs.x86_64
# mkfs.ext4  /dev/sda8  

# mkfs.ext4  -b 4096 /dev/sda8

# mount -o noatime /dev/sda8 /web