Linux系统管理员工具之vmstat

http://hi.baidu.com/imlidapeng/item/41eee8db9db966ed795daa88

http://www.cnblogs.com/ggjucheng/archive/2012/01/05/2312625.html

http://blog.csdn.net/tianlesoftware/article/details/5464408

一、前言

vmstat命令是最常见的Linux/Unix监控工具，可以展现给定时间间隔的服务器的状态值,包括服务器的CPU使用率，内存使用，虚拟内存交换情况,IO读写情况。这个命令是我查看Linux/Unix最喜爱的命令，一个是Linux/Unix都支持，二是相比top，我可以看到整个机器的 CPU,内存,IO的使用情况，而不是单单看到各个进程的CPU使用率和内存使用率(使用场景不一样)。

vmstat是一个查看虚拟内存（Virtual Memory）使用状况的工具，但是怎样通过vmstat来发现系统中的瓶颈呢？在回答这个问题前，还是让我们回顾一下Linux中关于虚拟内存相关内容。

二、虚拟内存运行原理

在系统中运行的每个进程都需要使用到内存，但不是每个进程都需要每时每刻使用系统分配的内存空间。当系统运行所需内存超过实际的物理内存，内核会释放某些进程所占用但未使用的部分或所有物理内存，将这部分资料存储在磁盘上直到进程下一次调用，并将释放出的内存提供给有需要的进程使用。

在Linux内存管理中，主要是通过“调页Paging”和“交换Swapping”来完成上述的内存调度。调页算法是将内存中最近不常使用的页面换到磁盘上，把活动页面保留在内存中供进程使用。交换技术是将整个进程，而不是部分页面，全部交换到磁盘上。

分页(Page)写入磁盘的过程被称作Page-Out，分页(Page)从磁盘重新回到内存的过程被称作Page-In。当内核需要一个分页时，但发现此分页不在物理内存中(因为已经被Page-Out了)，此时就发生了分页错误（Page Fault）。

当系统内核发现可运行内存变少时，就会通过Page-Out来释放一部分物理内存。经管Page-Out不是经常发生，但是如果Page-out频繁不断的发生，直到当内核管理分页的时间超过运行程式的时间时，系统效能会急剧下降。这时的系统已经运行非常慢或进入暂停状态，这种状态亦被称作 thrashing(颠簸)。

三、使用vmstat

1.用法

vmstat [-a] [-n] [-S unit] [delay [ count]]
vmstat [-s] [-n] [-S unit]
vmstat [-m] [-n] [delay [ count]]
vmstat [-d] [-n] [delay [ count]]
vmstat [-p disk partition] [-n] [delay [ count]]
vmstat [-f]
vmstat [-V]

-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 。引申閱讀： http://www.cnblogs.com/leoo2sk/archive/2009/12/11/talk-about-fork-in-linux.html

-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。

2.使用说明

例子1：每2秒输出一条结果

字段说明：

Procs（进程）：

r: 运行队列中进程数量
b: 等待IO的进程数量

Memory（内存）：

swpd: 使用虚拟内存大小
free: 可用内存大小
buff: 用作缓冲的内存大小
cache: 用作缓存的内存大小

Swap：

si: 每秒从交换区写到内存的大小
so: 每秒写入交换区的内存大小

IO：（现在的Linux版本块的大小为1024bytes）

bi: 每秒读取的块数
bo: 每秒写入的块数

系统：

in: 每秒中断数，包括时钟中断。
cs: 每秒上下文切换数。

CPU（以百分比表示）：

us: 用户进程执行时间(user time)
sy: 系统进程执行时间(system time)
id: 空闲时间(包括IO等待时间)
wa: 等待IO时间

例子2：显示活跃和非活跃内存

使用-a选项显示活跃和非活跃内存时，所显示的内容除增加inact和active外，其他显示内容与例子1相同。

字段说明：

Memory（内存）：

inact: 非活跃内存大小（当使用-a选项时显示）
active: 活跃的内存大小（当使用-a选项时显示）

 

在一个多CPU系统中,vmstat统计所有个数的CPU的平均输出.为每个进程进行统计.没有参数时,vmstat显示每一行是自从系统启动以后的虚拟内存的活动情况。

一些标准说明：

 

CPU:

1) 如果(process r)是连续的大于在系统中的CPU的个数表示系统现在运行比较慢,有多数的进程等待CPU.
2) 如果r的输出数大于系统中可用CPU个数的4倍的话,则系统面临着CPU短缺的问题,或者是CPU的速率过低,系统中有多数的进程在等待CPU,造成系统中进程运行过慢.
3) 如果空闲时间(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.

（注：上面第1和2条中，应该有一个是指process b？）

简单的说就是：

r 和 b 不高于5，如果r 经常大于4，且id 经常少于40，则表示CPU 负荷很重。

us+sy 不超过80%，如果大于80，进程就会在运行队列中花费等待时间，响应时间和吞吐量就会下降。

wa 不超过25， 如果说wa >40表明磁盘io没有也许存在不合理的平衡，或者对磁盘操作比较频繁

 

一般情况下，导致CPU资源不足都是应用程序的问题.比如一些SQL语句不合理等等都会造成这样的现象.

 

内存：

si和so基本为零。 其中si表示当前每秒交换回内存（Swap in）的总量，单位为kbytes；so表示当前每秒交换出内存（Swap out）的总量，单位为kbytes。如果si，so 长期不等于0，表示系统使用swap 频繁，即内存不足。

 

一般情况下，如果内存的占用率比较高,但是,CPU的占用很低的时候,可以考虑是有很多的应用程序占用了内存没有释放.

要注意的是，Linux 内存在使用后不会释放，所以一般会看到内存使用率很高，要判断linux 内存是否正常，需要通过对swap 交换区的交换频率来看。 

 

具体参考blog：Linux 内存机制

http://blog.csdn.net/bytxl/article/details/24842671