影响Linux服务器性能的因素.ppt

1,南非蚂蚁2009年6月21日,Linux服务器性能评估与优化,个人简介,高俊峰，网名：南非蚂蚁IXPUB“存储设备与容灾技术”及“Linux与开源世界”版主。喜欢oracle和 Unix/Linux技术，平时主要活动在ITPUB.netIXPUB.netChinaU等大型技术社区，一直致力与oracle数据库Unix/Linux操作系统管理优化领域，现在主要从事oracle数据库管理和项目规划设计工作，擅长oracle数据库的备份恢复，性能调优，对Unix/Linux集群应用也有一定的研究。通过如下方式可以联系到我：MSN：,2,影响Linux性能的因素系统性能评估标准系统性能分析工具性能评估与优化过程Oracle在Linux下的性能优化,Linux服务器性能管理与优化,CPU内存磁盘I/O带宽网络I/O带宽,4,一 影响Linux服务器性能的因素,操作系统级,程序应用级,二 系统性能评估标准,5,5,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RAMswap out：即so，表示虚拟内存的页导出，即从RAM交换到SWAP DISK。,三 系统性能分析工具,Vmstat、sar、iostat、netstat、free、ps、top等,常用系统命令,常用组合方式,用vmstat、sar、iostat检测是否是CPU瓶颈 用free、vmstat检测是否是内存瓶颈 用iostat检测是否是磁盘I/O瓶颈 用netstat检测是否是网络带宽瓶颈,7,四 Linux性能评估与优化,1：系统整体性能评估（uptime命令）,rootweb1#uptime16:38:00 up 118 days,3:01,5 users,load average:1.22,1.02,0.91 这里需要注意的是：load average这个输出值，这三个值的大小一般不能大于系统CPU的个数，例如，本输出中系统有8个CPU,如果load average的三个值长期大于8时，说明CPU很繁忙，负载很高，可能会影响系统性能，但是偶尔大于8时，倒不用担心，一般不会影响系统性能。相反，如果load average的输出值小于CPU的个数，则表示CPU还有空闲的时间片，比如本例中的输出，CPU是非常空闲的。,（1）利用vmstat命令监控系统CPU 该命令可以显示关于系统各种资源之间相关性能的简要信息，这里我们主要用它来看CPU一个负载情况。下面是vmstat命令在某个系统的输出结果：rootnode1#vmstat 2 3procs-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 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 0Procsr列表示运行和等待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列表示在等待资源的进程数，比如正在等待I/O、或者内存交换等。Cpuus列显示了用户进程消耗的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列显示了内核进程消耗的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：cpu性能评估,（2）利用sar命令监控系统CPU,sar功能很强大，可以对系统的每个方面进行单独的统计，但是使用sar命令会增加系统开销，不过这些开销是可以评估的，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：rootwebserver#sar-u 3 5Linux 2.6.9-42.ELsmp(webserver)11/28/2008 _i686_(8 CPU)11:41:24 AM CPU%user%nice%system%iowait%steal%idle11:41:27 AM all 0.88 0.00 0.29 0.00 0.00 98.8311:41:30 AM all 0.13 0.00 0.17 0.21 0.00 99.5011:41:33 AM all 0.04 0.00 0.04 0.00 0.00 99.9211:41:36 AM all 90.08 0.00 0.13 0.16 0.00 9.6311:41:39 AM all 0.38 0.00 0.17 0.04 0.00 99.41Average:all 0.34 0.00 0.16 0.05 0.00 99.45对上面每项的输出解释如下：%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。,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。,问题？,（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：rootwebserver#free-m total used free shared buffers cachedMem:8111 7185 926 0 243 6299-/+buffers/cache:643 7468Swap:8189 0 8189 一般有这样一个经验公式：应用程序可用内存/系统物理内存70%时，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%时，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%时，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。,3：内存性能评估,（2）利用vmstat命令监控内存,rootnode1#vmstat 2 3procs-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 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 0memoryswpd列表示切换到内存交换区的内存数量（以k为单位）。如果swpd的值不为0，或者比较大，只要si、so的值长期为0，这种情况下一般不用担心，不会影响系统性能。free列表示当前空闲的物理内存数量（以k为单位）buff列表示buffers cache的内存数量，一般对块设备的读写才需要缓冲。cache列表示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，如果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。swapsi列表示由磁盘调入内存，也就是内存进入内存交换区的数量。so列表示由内存调入磁盘，也就是内存交换区进入内存的数量。一般情况下，si、so的值都为0，如果si、so的值长期不为0，则表示系统内存不足。需要增加系统内存。,（1）磁盘存储基础 熟悉RAID存储方式，可以根据应用的不同，选择不同的RAID方式。尽可能用内存的读写代替直接磁盘I/O，使频繁访问的文件或数据放入内存中进行操作处理，因为内存读写操作比直接磁盘读写的效率要高千倍。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。使用裸设备的优点有：数据可以直接读写，不需要经过操作系统级的缓存，节省了内存资源，避免了内存资源争用。避免了文件系统级的维护开销，比如文件系统需要维护超级块、I-node等。避免了操作系统的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。,4：磁盘I/O性能评估,14,（2）利用iostat评估磁盘性能rootwebserver#iostat-d 2 3Linux 2.6.9-42.ELsmp(webserver)12/01/2008 _i686_(8 CPU)Device:tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtnsda 1.87 2.58 114.12 6479462 286537372Device:tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtnsda 0.00 0.00 0.00 0 0Device:tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtnsda 1.00 0.00 12.00 0 24对上面每项的输出解释如下：Blk_read/s表示每秒读取的数据块数。Blk_wrtn/s表示每秒写入的数据块数。Blk_read表示读取的所有块数。Blk_wrtn表示写入的所有块数。可以通过Blk_read/s和Blk_wrtn/s的值对磁盘的读写性能有一个基本的了解，如果Blk_wrtn/s值很大，表示磁盘的写操作很频繁，可以考虑优化磁盘或者优化程序，如果Blk_read/s值很大，表示磁盘直接读取操作很多，可以将读取的数据放入内存中进行操作。对于这两个选项的值没有一个固定的大小，根据系统应用的不同，会有不同的值，但是有一个规则还是可以遵循的：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。,15,（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：rootwebserver#sar-d 2 3Linux 2.6.9-42.ELsmp(webserver)11/30/2008 _i686_(8 CPU)11:09:33 PM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm%util11:09:35 PM dev8-0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.0011:09:35 PM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm%util11:09:37 PM dev8-0 1.00 0.00 12.00 12.00 0.00 0.00 0.00 0.0011:09:37 PM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm%util11:09:39 PM dev8-0 1.99 0.00 47.76 24.00 0.00 0.50 0.25 0.05Average:DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm%utilAverage:dev8-0 1.00 0.00 19.97 20.00 0.00 0.33 0.17 0.02 需要关注的几个参数含义：await表示平均每次设备I/O操作的等待时间（以毫秒为单位）。svctm表示平均每次设备I/O操作的服务时间（以毫秒为单位）。%util表示一秒中有百分之几的时间用于I/O操作。,16,（3）利用sar评估磁盘性能对以磁盘IO性能，一般有如下评判标准：正常情况下svctm应该是小于await值的，而svctm的大小和磁盘性能有关，CPU、内存的负荷也会对svctm值造成影响，过多的请求也会间接的导致svctm值的增加。await值的大小一般取决与svctm的值和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项的值也是衡量磁盘I/O的一个重要指标，如果%util接近100%，表示磁盘产生的I/O请求太多，I/O系统已经满负荷的在工作，该磁盘可能存在瓶颈。长期下去，势必影响系统的性能，可以通过优化程序或者通过更换更高、更快的磁盘来解决此问题。,5：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,五 Oracle在Linux下的性能优化,Oracle数据库内存参数的优化与oracle相关的系统内核参数SGA、PGA参数设置Oracle下磁盘存储性能优化文件系统的选择（ext2/ext3、xfs、ocfs2）Oracle ASM存储,1）物理内存多大2）操作系统估计需要使用多少内存3）数据库是使用文件系统还是裸设备4）有多少并发连接5）应用是OLTP 类型还是OLAP 类型,1：优化oracle参数之前需要了解的情况,2：Oracle数据库内存参数的优化,（1）系统内核参数修改/etc/sysctl.conf 这个文件，加入以下的语句：kernel.shmmax=2147483648kernel.shmmni=4096kernel.shmall=2097152kernel.sem=250 32000 100 128fs.file-max=65536net.ipv4.ip_local_port_range=1024 65000参数依次为：Kernel.shmmax:共享内存段的最大尺寸（以字节为单位）。Kernel.shmmni：系统中共享内存段的最大数量。Kernel.shmall：共享内存总量，以页为单位。fs.file-max：文件句柄数，表示在Linux系统中可以打开的文件数量。：应用程序可使用的IPv4端口范围。,需要注意的几个参数,关于Kernel.shmmaxOracle SGA 由共享内存组成，如果错误设置 SHMMAX可能会限制SGA 的大小，SHMMAX设置不足可能会导致以下问题：ORA-27123:unable to attach to shared memory segment，如果该参数设置小于Oracle SGA设置，那么SGA就会被分配多个共享内存段。这在繁忙的系统中可能成为性能负担，带来系统问题。Oracle建议Kernel.shmmax最好大于sga，以让oracle共享内存区SGA在一个共享内存段中，从而提高性能。关于Kernel.shmall 表示系统共享内存总大小，以页为单位。一个32位的Linux系统，8G的内存，可以设置kernel.shmall=2097152，即为：2097152*4k/1024/1024=8G 就是说可用共享内存一共 8G，这里的4K是32位操作系统一页的大小，即4096字节。关于Kernel.shmmni 表示系统中共享内存段的最大数量。系统默认是4096，一般无需修改，在SUN OS下还有Kernel.shmmin参数，表示共享内存段最小尺寸，勿要混肴！,（2）SGA、PAG参数设置,Oracle在内存管理方面的改进Oracle 9i通过参数PGA_AGGREGATE_TARGET参数实现PGA自动管理Oracle 10g通过参数SGA_TARGET参数实现了SGA的自动管理，Oracle 11g实现了数据库所有内存块的全自动化管理，使得动态管理SGA和PGA成为现实。自动内存管理的两个参数：MEMORY_TARGET：表示整个ORACLE实例所能使用的内存大小，包括PGA和SGA的整体大小，即这个参数是动态的，可以动态控制SGA和PGA的大小。MEMORY_MAX_TARGET：这个参数定义了MEMORY_TARGET最大可以达到而不用重启实例的值，如果没有设置MEMORY_MAX_TARGET值，默认等于MEMORY_TARGET的值。使用动态内存管理时，SGA_TARGET和PGA_AGGREGATE_TARGET代表它们各自内存区域的最小设置，要让Oracle完全控制内存管理，这两个参数应该设置为0。,B.Oracle五种内存管理方式,自动内存管理,即AMM(Automatic Memory Management）自动共享内存管理，即ASMM（Automatic Shared Memory Management）手动共享内存管理 自动PGA管理 手动PGA管理,自动内存管理（AMM）,默认安装oracle11g的实例就是AMM方式。通过如下查看：示例如下：SQL show parameters target NAME TYPE VALUE-archive_lag_target integer 0db_flashback_retention_target integer 1860fast_start_io_target integer 0fast_start_mttr_target integer 0memory_max_target big integer 1400Mmemory_target big integer 1400Mpga_aggregate_target big integer 0sga_target big integer 0 注意：如果初始化参数 LOCK_SGA true，则 AMM 是不可用的。,自动共享内存管理,自动共享内存管理是oracle10g引进的，如果要使用自动共享内存管理，只需设置MEMORY_TARGET=0，然后显式指定SGA_TARGET即可。示例如下：SQL alter system set memory_target=0 scope=both;System altered.SQL alter system set sga_target=1024m scope=both;System altered.SQL,手工共享内存管理,Oracle9i以及以前版本，只能手工设置共享内存管理，如果要使用手动共享内存管理，首先需要设置SGA_TARGET 与 MEMORY_TARGET为0。SGA包含主要参数有：share_pool_size：共享池大小，建议300-500M之间。Log_buffer：日志缓冲区大小，建议1-3M之间。Large_pool_size：大缓冲池大小，非MTS系统，建议在20-30M之间。Java_pool_size：java池大小，没有java应用时，建议10-20M之间。db_cache_size：数据缓冲区大小，根据可使用内存大小，尽可能大。,自动PAG管理,Oracle9i版本引入了自动PGA管理，如果使用的是AMM管理方式，则无需担心PGA的配置，但是如果对对AMM管理不放心的话，可以设置自动PGA管理，设置WORKAREA_SIZE_POLICY AUTO然后指定PGA_AGGREGATE_TARGET大小即可。，,手动PAG管理,如果要做到精确的控制PGA，还可以设置手动管理PGA，设置WORKAREA_SIZE_POLICY=manual 然后分别指定PGA相关参数即可：PGA相关参数有：SORT_AREA_SIZESORT_AREA_RETAINED_SIZE，,3：Oracle下磁盘存储性能优化,选择文件系统存取数据文件系统的选择单一文件系统（ext2、ext3、xfs等）集群文件系统（gfs、ocfs2）文件系统存储优缺点：优点：管理维护方便。缺点：数据读写要经过操作系统级的缓存，效率不是很高。ASM（Automatic Storage Management）ASM优点：数据可直接读写，无需经过操作系统存取效率很高，读写效率与直接的原始设备基本相同。Oracle提供了专门的管理和维护工具,谢谢大家,29,