Linux服务器性能评估

导语

总结有关服务器的各项性能指标，以及如何判断服务器的性能状况出现问题，性能指标代表的含义。同时也总结Linux服务器上有关工具的各项参数含义，以及日常需要注意的参数信息。

CPU使用率和负载

首先需要分清楚CPU使用率和机器负载不是相同的概念，如果CPU使用率，但是不一定代表机器负载同样也高。所以关于CPU使用率和负载的区别：

• CPU使用率：显示的是程序在运行期间占用的CPU百分比；
• CPU负载：显示的是一段时间内正在使用和等待使用的CPU平均任务数；

查看CPU使用率和负载

对于查看负载可以使用uptime,w命令，同时top，vmstat工具也可以同时观察CPU使用率和负载情况。
查看CPU核数：

grep "model name" /proc/cpuinfo | wc -l

uptime命令：

命令返回信息中的load average就是关于系统的平均负载，里面的三个数字分别代表着1分钟、5分钟、15分钟内的系统平均负载。

top工具

（如果是多核CPU，1查看各个CPU详细信息）

top工具的第一行后面的三个值，分别也是代表之前的1、5、15分钟内的平均负载；
第三行关于CPU使用率各项参数的含义：

• (us)user：CPU在低nice值（高优先级）用户态所占用的时间；（大部分CPU时间都在执行此类程序）
• (sy)sytem：CPU处于内核所占用的时间，操作系统通过系统调用从用户态陷入内核态，执行特定的服务；（通常该值会比较小，当服务器执行的IO比较密集的时候，会比较大）
• ni(nice)：CPU在高nice值（低优先级）用户态以低优先级运行占用的时间(nice>0)；
• si(softirq)：系统处理软中断所消耗的时间
• st(steal)：在虚拟机情况下，因为虚拟机下的CPU是共享物理CPU，表明这段时间虚拟机等待hypervisor调度CPU的时间。

CPU使用率和负载指标

首先对于CPU使用率，如果长时间处于60-80%的范围，就意味着可能服务器出现瓶颈。如果需要具体分析，还需要观察是user占用率过高，还是system占用率过高。具体：

• us：当user占用率过高，通常是某些个别的进程占用了大量的CPU；
• sy：当system占用率过高，说明系统管理花费了大量时间，比如一些IO操作，或者部分内核，驱动模块；
  *(其次负载指标来说，一直存在许多争议，我综合了一些文章的观点，具体是CPU负载保持在（CPU核数0.7)范围内，这样的负载是安全的，如果超过一定的负载（=CPU核数）就可以算是意味着over load。)**

内存

内存也叫内存存储器，作用是暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。

• 物理内存：通过物理内存条获得的内存空间，即随机存储器（RAM），与CPU直接交换数据的内部存储器，也叫主存
• 虚拟内存：计算机的一种内存管理技术，使应用程序认为拥有可连续使用的内存（完整的地址空间），实际上，被分割为多个物理内存碎片，以及部分暂时存储在外部磁盘存储器上，在需要时进行数据交换。
• Swap分区：在系统的物理内存不够用的时候，将物理内存中的一部分空间释放出来，供当前运行的程序使用，这些被释放的空间可能来自于很长时间没有操作的程序，释放的空间被临时保存到Swap空间中，等到那些程序需要运行的时候，在从Swap分区中恢复保存的数据到内存。

查看内存情况

free命令：

free命令可以显示Linux系统中的空闲，已用的物理内存，Swap分区：

• total：总的可用空间，used：已使用空间；free：空闲可用空间；shared：共享使用物理内存空间；available：可以被应用程序使用的物理内存空间。
• buffers就是即将要写入到磁盘中，cache使从磁盘中读取出来。buff/cache：被buff和cache使用的物理内存空间
• free是真正未被使用到的物理内存空间，avaiable是从应用程序角度看，如果应用程序需要使用到内存，可以从buff/cache中回收内存满足应用程序的请求。

vmstat工具：

top工具：

（展示不同进程的内存占用情况）

磁盘I/O

对于磁盘I/O访问负载过高，通常会出现系统操作，应用服务无法响应等问题，通常可以通过top、iostat，iotop，ps，lsof工具定位问题。

top命令：

（wa：表示IO等待所占用的CPU时间占比，高过30%时IO压力过高）

iostat（额外安装sysstat包)

（当util接近100%时，说明产生的I/O请求太多，满负荷运行。）

iotop(额外安装iotop包，查看那些进程占用的IO过高）

网络

测试有关网络性能，一般从可用性、响应时间、网络利用率、网络吞吐量，网络带宽容量这几个方面。而常用的工具则有（ping、netstat、sar、tcpdump、iptraf）

iptraf（需要额外安装iptraf包）

查看制定以太网卡的吞吐量情况：

iptraf-ng -d eth0

sar（需要额外安装sysstat）

查看网卡性能：

sar -n DEV 1 100

参数含义：

• IFACELAN接口
• rxpck/s每秒钟接收的数据包
• txpck/s每秒钟发送的数据包
• rxbyt/s或者rxkB/s每秒钟接收的字节数（上传速度，网卡入流量）
• txbyt/s或者txkB/s每秒钟发送的字节数（下载速度，网卡出流量）
• rxcmp/s每秒钟接收的压缩数据包
• txcmp/s每秒钟发送的压缩数据包
• rxmcst/s每秒钟接收的多播数据包

服务器性能分析软件

参考链接

Linux下的CPU使用率与服务器负载的关系与区别：
https://www.jianshu.com/p/e134b8498413
服务器性能指标（一）——负载（Load）分析及问题排查：
https://www.hollischuang.com/archives/2409
服务器性能指标（三）——内存使用分析及问题排查：
https://www.hollischuang.com/archives/2642
Linux服务器I/O过高原因及解决方法：
https://www.linuxidc.com/Linux/2016-09/134813.htm
查看linux服务器硬盘IO读写负载：
https://www.cnblogs.com/mfryf/archive/2012/03/12/2392012.html