超級干貨：3個性能監(jiān)控和優(yōu)化命令詳解

時間：2021-12-08 17:11:42

關鍵字： CACHE ROOT BUFFER CPU

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[導讀]小編為大家整理出了三個有關性能監(jiān)控和優(yōu)化命令詳細講解，別看只有三個，但不影響他噎啊，本篇文章很長，涉及top命令、free命令和vmstat命令，真的是很詳細的講解，希望能幫到大家，另外還有兩條相關的命令詳解，消化消化這篇的知識，過幾天再上那兩條~1top命令top命令是Linu...

小編為大家整理出了三個有關性能監(jiān)控和優(yōu)化命令詳細講解，別看只有三個，但不影響他噎啊，本篇文章很長，涉及top命令、free命令和vmstat命令，真的是很詳細的講解，希望能幫到大家，另外還有兩條相關的命令詳解，消化消化這篇的知識，過幾天再上那兩條~

1 top命令

top 命令是 Linux 下常用的性能分析工具，能夠?qū)崟r顯示系統(tǒng)中各個進程的資源占用狀況，類似于 Windows 的任務管理器。下面詳細介紹它的使用方法。top 是一個動態(tài)顯示過程，即可以通過用戶按鍵來不斷刷新當前狀態(tài)。如果在前臺執(zhí)行該命令，它將獨占前臺，直到用戶終止該程序為止。比較準確的說，top 命令提供了實時的對系統(tǒng)處理器的狀態(tài)監(jiān)視。它將顯示系統(tǒng)中 CPU最“敏感”的任務列表。該命令可以按 CPU 使用。內(nèi)存使用和執(zhí)行時間對任務進行排序；而且該命令的很多特性都可以通過交互式命令或者在個人定制文件中進行設定。命令格式：

top [參數(shù)]命令功能：顯示當前系統(tǒng)正在執(zhí)行的進程的相關信息，包括進程ID、內(nèi)存占用率、CPU占用率等
命令參數(shù)：

-b 批處理
-c 顯示完整的治命令
-I 忽略失效過程
-s 保密模式
-S 累積模式
-i<時間> 設置間隔時間
-u<用戶名> 指定用戶名
-p<進程號> 指定進程
-n<次數(shù)> 循環(huán)顯示的次數(shù)

4．使用實例：

實例1：顯示進程信息

命令：top

輸出：

[root@TG1704 log]# toptop - 14:06:23 up 70 days, 16:44, 2 users, load average: 1.25, 1.32, 1.35Tasks: 206 total, 1 running, 205 sleeping, 0 stopped, 0 zombie

Cpu(s): 5.9%us, 3.4%sy, 0.0%ni, 90.4%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 0.2%si, 0.0%stMem: 32949016k total, 14411180k used, 18537836k free, 169884k buffersSwap: 32764556k total, 0k used, 32764556k free, 3612636k cached

PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME COMMAND 28894 root 22 0 1501m 405m 10m S 52.2 1.3 2534:16 java 18249 root 18 0 3201m 1.9g 11m S 35.9 6.0 569:39.41 java 2808 root 25 0 3333m 1.0g 11m S 24.3 3.1 526:51.85 java 25668 root 23 0 3180m 704m 11m S 14.0 2.2 360:44.53 java 574 root 25 0 3168m 611m 10m S 12.6 1.9 556:59.63 java 1599 root 20 0 3237m 1.9g 11m S 12.3 6.2 262:01.14 java 1008 root 21 0 3147m 842m 10m S 0.3 2.6 4:31.08 java 13823 root 23 0 3031m 2.1g 10m S 0.3 6.8 176:57.34 java 28218 root 15 0 12760 1168 808 R 0.3 0.0 0:01.43 top 29062 root 20 0 1241m 227m 10m S 0.3 0.7 2:07.32 java 1 root 15 0 10368 684 572 S 0.0 0.0 1:30.85 init 2 root RT -5 0 0 0 S 0.0 0.0 0:01.01 migration/0 3 root 34 19 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 ksoftirqd/0 4 root RT -5 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 watchdog/0 5 root RT -5 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.80 migration/1 6 root 34 19 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 ksoftirqd/1 7 root RT -5 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 watchdog/1 8 root RT -5 0 0 0 S 0.0 0.0 0:20.59 migration/2 9 root 34 19 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.09 ksoftirqd/2 10 root RT -5 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 watchdog/2 11 root RT -5 0 0 0 S 0.0 0.0 0:23.66 migration/3 12 root 34 19 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.03 ksoftirqd/3 13 root RT -5 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 watchdog/3 14 root RT -5 0 0 0 S 0.0 0.0 0:20.29 migration/4 15 root 34 19 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.07 ksoftirqd/4 16 root RT -5 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 watchdog/4 17 root RT -5 0 0 0 S 0.0 0.0 0:23.07 migration/5 18 root 34 19 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.07 ksoftirqd/5 19 root RT -5 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 watchdog/5 20 root RT -5 0 0 0 S 0.0 0.0 0:17.16 migration/6 21 root 34 19 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.05 ksoftirqd/6 22 root RT -5 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 watchdog/6 23 root RT -5 0 0 0 S 0.0 0.0 0:58.28 migration/7說明：

統(tǒng)計信息區(qū)：前五行是當前系統(tǒng)情況整體的統(tǒng)計信息區(qū)。下面我們看每一行信息的具體意義。第一行，任務隊列信息，同 uptime 命令的執(zhí)行結(jié)果，具體參數(shù)說明情況如下：

14:06:23：當前系統(tǒng)時間
up 70 days, 16:44：系統(tǒng)已經(jīng)運行了70天16小時44分鐘（在這期間系統(tǒng)沒有重啟過的吆?。?/span>
2 users：當前有2個用戶登錄系統(tǒng)
load average: 1.15, 1.42, 1.44：load average 后面的三個數(shù)分別是1分鐘、5分鐘、15分鐘的負載情況。
load average 數(shù)據(jù)是每隔 5 秒鐘檢查一次活躍的進程數(shù)，然后按特定算法計算出的數(shù)值。如果這個數(shù)除以邏輯 CPU 的數(shù)量，結(jié)果高于5的時候就表明系統(tǒng)在超負荷運轉(zhuǎn)了。

第二行，Tasks — 任務（進程），具體信息說明如下：

系統(tǒng)現(xiàn)在共有 206 個進程，其中處于運行中的有1個，205 個在休眠（sleep），stoped狀態(tài)的有0個，zombie 狀態(tài)（僵尸）的有0個。

第三行，cpu狀態(tài)信息，具體屬性說明如下：

5.9%us：用戶空間占用CPU的百分比。
3.4% sy：內(nèi)核空間占用CPU的百分比。
0.0% ni：改變過優(yōu)先級的進程占用CPU的百分比
90.4% id：空閑CPU百分比
0.0% wa：IO等待占用CPU的百分比
0.0% hi：硬中斷（Hardware IRQ）占用CPU的百分比
0.2% si：軟中斷（Software Interrupts）占用CPU的百分比

備注：在這里CPU的使用比率和windows概念不同，需要理解linux系統(tǒng)用戶空間和內(nèi)核空間的相關知識！第四行，內(nèi)存狀態(tài)，具體信息如下：

32949016k total — 物理內(nèi)存總量（32GB）
14411180k used — 使用中的內(nèi)存總量（14GB）
18537836k free — 空閑內(nèi)存總量（18GB）
169884k buffers — 緩存的內(nèi)存量（169M）

第五行，swap交換分區(qū)信息，具體信息說明如下：

32764556k total — 交換區(qū)總量（32GB）
0k used — 使用的交換區(qū)總量（0K）
32764556k free — 空閑交換區(qū)總量（32GB）
3612636k cached — 緩沖的交換區(qū)總量（3.6GB）

備注：第四行中使用中的內(nèi)存總量（used）指的是現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)核控制的內(nèi)存數(shù)，空閑內(nèi)存總量（free）是內(nèi)核還未納入其管控范圍的數(shù)量。納入內(nèi)核管理的內(nèi)存不見得都在使用中，還包括過去使用過的現(xiàn)在可以被重復利用的內(nèi)存，內(nèi)核并不把這些可被重新使用的內(nèi)存交還到free中去，因此在linux上free內(nèi)存會越來越少，但不用為此擔心。如果出于習慣去計算可用內(nèi)存數(shù)，這里有個近似的計算公式：第四行的free 第四行的buffers 第五行的 cached，按這個公式此臺服務器的可用內(nèi)存：18537836k 169884k 3612636k = 22GB左右。對于內(nèi)存監(jiān)控，在 top 里我們要時刻監(jiān)控第五行 swap 交換分區(qū)的used，如果這個數(shù)值在不斷的變化，說明內(nèi)核在不斷進行內(nèi)存和swap的數(shù)據(jù)交換，這是真正的內(nèi)存不夠用了。第六行，空行。第七行以下：各進程（任務）的狀態(tài)監(jiān)控，項目列信息說明如下：

PID：進程id
USER：進程所有者
PR：進程優(yōu)先級
NI：nice值。負值表示高優(yōu)先級，正值表示低優(yōu)先級
VIRT：進程使用的虛擬內(nèi)存總量，單位kb。VIRT=SWAP RES
RES：進程使用的、未被換出的物理內(nèi)存大小，單位kb。RES=CODE DATA
SHR：共享內(nèi)存大小，單位kb
S：進程狀態(tài)。D=不可中斷的睡眠狀態(tài) R=運行 S=睡眠 T=跟蹤/停止 Z=僵尸進程
%CPU：上次更新到現(xiàn)在的CPU時間占用百分比
%MEM：進程使用的物理內(nèi)存百分比
TIME ：進程使用的CPU時間總計，單位1/100秒
COMMAND：進程名稱（命令名/命令行）

其他使用技巧：1.多U多核CPU監(jiān)控在top基本視圖中，按鍵盤數(shù)字“1”，可監(jiān)控每個邏輯CPU的狀況：

觀察上圖，服務器有16個邏輯CPU，實際上是4個物理CPU。再按數(shù)字鍵1，就會返回到top基本視圖界面。2.高亮顯示當前運行進程敲擊鍵盤“b”（打開/關閉加亮效果），top的視圖變化如下：

我們發(fā)現(xiàn)進程id為2570的“top”進程被加亮了，top進程就是視圖第二行顯示的唯一的運行態(tài)（runing）的那個進程，可以通過敲擊“y”鍵關閉或打開運行態(tài)進程的加亮效果。3.進程字段排序默認進入top時，各進程是按照CPU的占用量來排序的，在下圖中進程ID為28894的java進程排在第一（cpu占用142%），進程ID為574的java進程排在第二（cpu占用16%）。

敲擊鍵盤“x”（打開/關閉排序列的加亮效果），top的視圖變化如下：

可以看到，top默認的排序列是“%CPU”。

4.通過”shift >”或”shift <”可以向右或左改變排序列

下圖是按一次”shift >”的效果圖，視圖現(xiàn)在已經(jīng)按照%MEM來排序。

2、free 命令

free命令可以顯示Linux系統(tǒng)中空閑的、已用的物理內(nèi)存及swap內(nèi)存,及被內(nèi)核使用的buffer。在Linux系統(tǒng)監(jiān)控的工具中，free命令是最經(jīng)常使用的命令之一。

1．命令格式：
free [參數(shù)]2．命令功能：
free 命令顯示系統(tǒng)使用和空閑的內(nèi)存情況，包括物理內(nèi)存、交互區(qū)內(nèi)存(swap)和內(nèi)核緩沖區(qū)內(nèi)存。共享內(nèi)存將被忽略3．命令參數(shù)：

-b 　以Byte為單位顯示內(nèi)存使用情況。
-k 　以KB為單位顯示內(nèi)存使用情況。
-m 　以MB為單位顯示內(nèi)存使用情況。
-g ? 以GB為單位顯示內(nèi)存使用情況。
-o 　不顯示緩沖區(qū)調(diào)節(jié)列。
-s <間隔秒數(shù)> 　持續(xù)觀察內(nèi)存使用狀況。
-t 　顯示內(nèi)存總和列。
-V 　顯示版本信息。

4．使用實例：實例1：顯示內(nèi)存使用情況命令：

freefree -gfree -m輸出：

[root@SF1150 service]# free total used free shared buffers cached

Mem: 32940112 30841684 2098428 0 4545340 11363424-/ buffers/cache: 14932920 18007192Swap: 32764556 1944984 30819572[root@SF1150 service]# free -g

下面是對這些數(shù)值的解釋：

total:總計物理內(nèi)存的大小。
used:已使用多大。
free:可用有多少。
Shared:多個進程共享的內(nèi)存總額。
Buffers/cached:磁盤緩存的大小。

第三行(-/ buffers/cached):

used:已使用多大。
free:可用有多少。

第四行是交換分區(qū)SWAP的，也就是我們通常所說的虛擬內(nèi)存。區(qū)別：第二行(mem)的used/free與第三行(-/ buffers/cache) used/free的區(qū)別。這兩個的區(qū)別在于使用的角度來看，第一行是從OS的角度來看，因為對于OS，buffers/cached 都是屬于被使用，所以他的可用內(nèi)存是 2098428 KB，已用內(nèi)存是30841684KB，其中包括，內(nèi)核（OS）使用 Application(X, oracle,etc)使用的 buffers cached。第三行所指的是從應用程序角度來看，對于應用程序來說，buffers/cached 是等于可用的，因為buffer/cached是為了提高文件讀取的性能，當應用程序需在用到內(nèi)存的時候，buffer/cached會很快地被回收。所以從應用程序的角度來說，可用內(nèi)存=系統(tǒng)free memory buffers cached。如本機情況的可用內(nèi)存為：
18007156=2098428KB 4545340KB 11363424KB接下來解釋什么時候內(nèi)存會被交換，以及按什么方交換。當可用內(nèi)存少于額定值的時候，就會開會進行交換.如何看額定值：命令：

cat /proc/meminfo輸出：

[root@SF1150 service]# cat /proc/meminfoMemTotal: 32940112 kBMemFree: 2096700 kBBuffers: 4545340 kBCached: 11364056 kBSwapCached: 1896080 kBActive: 22739776 kBInactive: 7427836 kBHighTotal: 0 kBHighFree: 0 kBLowTotal: 32940112 kBLowFree: 2096700 kBSwapTotal: 32764556 kBSwapFree: 30819572 kBDirty: 164 kBWriteback: 0 kBAnonPages: 14153592 kBMapped: 20748 kBSlab: 590232 kBPageTables: 34200 kBNFS_Unstable: 0 kBBounce: 0 kBCommitLimit: 49234612 kBCommitted_AS: 23247544 kBVmallocTotal: 34359738367 kBVmallocUsed: 278840 kBVmallocChunk: 34359459371 kBHugePages_Total: 0HugePages_Free: 0HugePages_Rsvd: 0Hugepagesize: 2048 kB交換將通過三個途徑來減少系統(tǒng)中使用的物理頁面的個數(shù)：　

減少緩沖與頁面cache的大小，
將系統(tǒng)V類型的內(nèi)存頁面交換出去，　
換出或者丟棄頁面。(Application 占用的內(nèi)存頁，也就是物理內(nèi)存不足）。

事實上，少量地使用swap是不是影響到系統(tǒng)性能的。那 buffers 和 cached 都是緩存，兩者有什么區(qū)別呢？為了提高磁盤存取效率，Linux 做了一些精心的設計，除了對 dentry 進行緩存(用于VFS，加速文件路徑名到 inode 的轉(zhuǎn)換），還采取了兩種主要 Cache 方式：Buffer Cache 和Page Cache。前者針對磁盤塊的讀寫，后者針對文件 inode 的讀寫。這些 Cache 有效縮短了 I/O 系統(tǒng)調(diào)用（比如 read，write，getdents）的時間。磁盤的操作有邏輯級（文件系統(tǒng)）和物理級（磁盤塊），這兩種Cache就是分別緩存邏輯和物理級數(shù)據(jù)的。

Page cache 實際上是針對文件系統(tǒng)的，是文件的緩存，在文件層面上的數(shù)據(jù)會緩存到page cache。文件的邏輯層需要映射到實際的物理磁盤，這種映射關系由文件系統(tǒng)來完成。當 page cache 的數(shù)據(jù)需要刷新時，page cache 中的數(shù)據(jù)交給 buffer cache，因為Buffer Cache 就是緩存磁盤塊的。但是這種處理在 2.6 版本的內(nèi)核之后就變的很簡單了，沒有真正意義上的 cache 操作。

Buffer cache 是針對磁盤塊的緩存，也就是在沒有文件系統(tǒng)的情況下，直接對磁盤進行操作的數(shù)據(jù)會緩存到buffer cache中，例如，文件系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)都會緩存到buffer cache中。簡單說來，page cache 用來緩存文件數(shù)據(jù)，buffer cache 用來緩存磁盤數(shù)據(jù)。在有文件系統(tǒng)的情況下，對文件操作，那么數(shù)據(jù)會緩存到 page cache，如果直接采用dd等工具對磁盤進行讀寫，那么數(shù)據(jù)會緩存到 buffer cache。所以我們看linux，只要不用swap的交換空間,就不用擔心自己的內(nèi)存太少.如果常常swap用很多，可能你就要考慮加物理內(nèi)存了。這也是linux看內(nèi)存是否夠用的標準。

如果是應用服務器的話，一般只看第二行， buffers/cache,即對應用程序來說free的內(nèi)存太少了，也是該考慮優(yōu)化程序或加內(nèi)存了。

實例2：以總和的形式顯示內(nèi)存的使用信息

命令：

free -t輸出：

[root@SF1150 service]# free -t total used free shared buffers cached

Mem: 32940112 30845024 2095088 0 4545340 11364324-/ buffers/cache: 14935360 18004752Swap: 32764556 1944984 30819572Total: 65704668 32790008 32914660[root@SF1150 service]#

說明：
實例3：周期性的查詢內(nèi)存使用信息

命令：

free -s 10輸出：

[root@SF1150 service]# free -s 10 total used free shared buffers cachedMem: 32940112 30844528 2095584 0 4545340 11364380-/ buffers/cache: 14934808 18005304Swap: 32764556 1944984 30819572 total used free shared buffers cachedMem: 32940112 30843932 2096180 0 4545340 11364388-/ buffers/cache: 14934204 18005908Swap: 32764556 1944984 30819572

3、vmstat

vmstat是Virtual Meomory Statistics（虛擬內(nèi)存統(tǒng)計）的縮寫，可對操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存、進程、CPU活動進行監(jiān)控。他是對系統(tǒng)的整體情況進行統(tǒng)計，不足之處是無法對某個進程進行深入分析。vmstat 工具提供了一種低開銷的系統(tǒng)性能觀察方式。因為 vmstat 本身就是低開銷工具，在非常高負荷的服務器上，你需要查看并監(jiān)控系統(tǒng)的健康情況,在控制窗口還是能夠使用vmstat 輸出結(jié)果。在學習vmstat命令前，我們先了解一下Linux系統(tǒng)中關于物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存相關信息。物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存區(qū)別：
我們知道，直接從物理內(nèi)存讀寫數(shù)據(jù)要比從硬盤讀寫數(shù)據(jù)要快的多，因此，我們希望所有數(shù)據(jù)的讀取和寫入都在內(nèi)存完成，而內(nèi)存是有限的，這樣就引出了物理內(nèi)存與虛擬內(nèi)存的概念。物理內(nèi)存就是系統(tǒng)硬件提供的內(nèi)存大小，是真正的內(nèi)存，相對于物理內(nèi)存，在linux下還有一個虛擬內(nèi)存的概念，虛擬內(nèi)存就是為了滿足物理內(nèi)存的不足而提出的策略，它是利用磁盤空間虛擬出的一塊邏輯內(nèi)存，用作虛擬內(nèi)存的磁盤空間被稱為交換空間（Swap Space）。作為物理內(nèi)存的擴展，linux會在物理內(nèi)存不足時，使用交換分區(qū)的虛擬內(nèi)存，更詳細的說，就是內(nèi)核會將暫時不用的內(nèi)存塊信息寫到交換空間，這樣以來，物理內(nèi)存得到了釋放，這塊內(nèi)存就可以用于其free命令可以顯示Linux系統(tǒng)中空閑的、已用的物理內(nèi)存及swap內(nèi)存,及被內(nèi)核使用的buffer。在Linux系統(tǒng)監(jiān)控的工具中，free命令是最經(jīng)常使用的命令之一。1．命令格式：

free [參數(shù)]2．命令功能：
free 命令顯示系統(tǒng)使用和空閑的內(nèi)存情況，包括物理內(nèi)存、交互區(qū)內(nèi)存(swap)和內(nèi)核緩沖區(qū)內(nèi)存。共享內(nèi)存將被忽略

3．命令參數(shù)：

-b 　以Byte為單位顯示內(nèi)存使用情況。
-k 　以KB為單位顯示內(nèi)存使用情況。
-m 　以MB為單位顯示內(nèi)存使用情況。
-g ? 以GB為單位顯示內(nèi)存使用情況。
-o 　不顯示緩沖區(qū)調(diào)節(jié)列。
-s<間隔秒數(shù)> 　持續(xù)觀察內(nèi)存使用狀況。
-t 　顯示內(nèi)存總和列。
-V 　顯示版本信息。

4．使用實例：
實例1：顯示內(nèi)存使用情況命令：

freefree -gfree -m輸出：

[root@SF1150 service]# free total used free shared buffers cached

Mem: 32940112 30841684 2098428 0 4545340 11363424-/ buffers/cache: 14932920 18007192Swap: 32764556 1944984 30819572[root@SF1150 service]# free -g

total used free shared buffers cachedMem: 31 29 2 0 4 10-/ buffers/cache: 14 17Swap: 31 1 29[root@SF1150 service]# free -m total used free shared buffers cachedMem: 32168 30119 2048 0 4438 11097-/ buffers/cache: 14583 17584Swap: 31996 1899 30097它目的，當需要用到原始的內(nèi)容時，這些信息會被重新從交換空間讀入物理內(nèi)存。linux的內(nèi)存管理采取的是分頁存取機制，為了保證物理內(nèi)存能得到充分的利用，內(nèi)核會在適當?shù)臅r候?qū)⑽锢韮?nèi)存中不經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)塊自動交換到虛擬內(nèi)存中，而將經(jīng)常使用的信息保留到物理內(nèi)存。要深入了解linux內(nèi)存運行機制，需要知道下面提到的幾個方面：首先，Linux系統(tǒng)會不時的進行頁面交換操作，以保持盡可能多的空閑物理內(nèi)存，即使并沒有什么事情需要內(nèi)存，Linux也會交換出暫時不用的內(nèi)存頁面。這可以避免等待交換所需的時間。其次，linux進行頁面交換是有條件的，不是所有頁面在不用時都交換到虛擬內(nèi)存，linux內(nèi)核根據(jù)”最近最經(jīng)常使用“算法，僅僅將一些不經(jīng)常使用的頁面文件交換到虛擬內(nèi)存，有時我們會看到這么一個現(xiàn)象：linux物理內(nèi)存還有很多，但是交換空間也使用了很多。其實，這并不奇怪，例如，一個占用很大內(nèi)存的進程運行時，需要耗費很多內(nèi)存資源，此時就會有一些不常用頁面文件被交換到虛擬內(nèi)存中，但后來這個占用很多內(nèi)存資源的進程結(jié)束并釋放了很多內(nèi)存時，剛才被交換出去的頁面文件并不會自動的交換進物理內(nèi)存，除非有這個必要，那么此刻系統(tǒng)物理內(nèi)存就會空閑很多，同時交換空間也在被使用，就出現(xiàn)了剛才所說的現(xiàn)象了。關于這點，不用擔心什么，只要知道是怎么一回事就可以了。最后，交換空間的頁面在使用時會首先被交換到物理內(nèi)存，如果此時沒有足夠的物理內(nèi)存來容納這些頁面，它們又會被馬上交換出去，如此以來，虛擬內(nèi)存中可能沒有足夠空間來存儲這些交換頁面，最終會導致linux出現(xiàn)假死機、服務異常等問題，linux雖然可以在一段時間內(nèi)自行恢復，但是恢復后的系統(tǒng)已經(jīng)基本不可用了。因此，合理規(guī)劃和設計linux內(nèi)存的使用，是非常重要的。虛擬內(nèi)存原理：在系統(tǒng)中運行的每個進程都需要使用到內(nèi)存，但不是每個進程都需要每時每刻使用系統(tǒng)分配的內(nèi)存空間。當系統(tǒng)運行所需內(nèi)存超過實際的物理內(nèi)存，內(nèi)核會釋放某些進程所占用但未使用的部分或所有物理內(nèi)存，將這部分資料存儲在磁盤上直到進程下一次調(diào)用，并將釋放出的內(nèi)存提供給有需要的進程使用。在Linux內(nèi)存管理中，主要是通過“調(diào)頁Paging”和“交換Swapping”來完成上述的內(nèi)存調(diào)度。調(diào)頁算法是將內(nèi)存中最近不常使用的頁面換到磁盤上，把活動頁面保留在內(nèi)存中供進程使用。交換技術是將整個進程，而不是部分頁面，全部交換到磁盤上。分頁(Page)寫入磁盤的過程被稱作Page-Out，分頁(Page)從磁盤重新回到內(nèi)存的過程被稱作Page-In。當內(nèi)核需要一個分頁時，但發(fā)現(xiàn)此分頁不在物理內(nèi)存中(因為已經(jīng)被Page-Out了)，此時就發(fā)生了分頁錯誤（Page Fault）。當系統(tǒng)內(nèi)核發(fā)現(xiàn)可運行內(nèi)存變少時，就會通過Page-Out來釋放一部分物理內(nèi)存。經(jīng)管Page-Out不是經(jīng)常發(fā)生，但是如果Page-out頻繁不斷的發(fā)生，直到當內(nèi)核管理分頁的時間超過運行程式的時間時，系統(tǒng)效能會急劇下降。這時的系統(tǒng)已經(jīng)運行非常慢或進入暫停狀態(tài)，這種狀態(tài)亦被稱作thrashing(顛簸)。1．命令格式：

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]2．命令功能：
用來顯示虛擬內(nèi)存的信息

3．命令參數(shù)：

-a：顯示活躍和非活躍內(nèi)存
-f：顯示從系統(tǒng)啟動至今的fork數(shù)量。
-m：顯示slabinfo
-n：只在開始時顯示一次各字段名稱。
-s：顯示內(nèi)存相關統(tǒng)計信息及多種系統(tǒng)活動數(shù)量。
delay：刷新時間間隔。如果不指定，只顯示一條結(jié)果。
count：刷新次數(shù)。如果不指定刷新次數(shù)，但指定了刷新時間間隔，這時刷新次數(shù)為無窮。
-d：顯示磁盤相關統(tǒng)計信息。
-p：顯示指定磁盤分區(qū)統(tǒng)計信息
-S：使用指定單位顯示。參數(shù)有 k 、K 、m 、M ，分別代表1000、1024、1000000、1048576字節(jié)（byte）。默認單位為K（1024 bytes）
-V：顯示vmstat版本信息。

4．使用實例：

實例1：顯示虛擬內(nèi)存使用情況
命令：

vmstat輸出：

說明：
字段說明：

Procs（進程）：
r: 運行隊列中進程數(shù)量
b: 等待IO的進程數(shù)量
Memory（內(nèi)存）：
swpd: 使用虛擬內(nèi)存大小
free: 可用內(nèi)存大小
buff: 用作緩沖的內(nèi)存大小
cache: 用作緩存的內(nèi)存大小

Swap：

si: 每秒從交換區(qū)寫到內(nèi)存的大小
so: 每秒寫入交換區(qū)的內(nèi)存大小
IO：（現(xiàn)在的Linux版本塊的大小為1024bytes）
bi: 每秒讀取的塊數(shù)
bo: 每秒寫入的塊數(shù)

系統(tǒng)：

in: 每秒中斷數(shù)，包括時鐘中斷。
cs: 每秒上下文切換數(shù)。
CPU（以百分比表示）：
us: 用戶進程執(zhí)行時間(user time)
sy: 系統(tǒng)進程執(zhí)行時間(system time)
id: 空閑時間(包括IO等待時間),中央處理器的空閑時間。以百分比表示。
wa: 等待IO時間

備注：如果 r經(jīng)常大于 4 ，且id經(jīng)常少于40，表示cpu的負荷很重。如果pi，po 長期不等于0，表示內(nèi)存不足。如果disk 經(jīng)常不等于0，且在 b中的隊列大于3，表示 io性能不好。Linux在具有高穩(wěn)定性、可靠性的同時，具有很好的可伸縮性和擴展性，能夠針對不同的應用和硬件環(huán)境調(diào)整，優(yōu)化出滿足當前應用需要的最佳性能。因此企業(yè)在維護Linux系統(tǒng)、進行系統(tǒng)調(diào)優(yōu)時，了解系統(tǒng)性能分析工具是至關重要的。命令：vmstat 5 5表示在5秒時間內(nèi)進行5次采樣。將得到一個數(shù)據(jù)匯總他能夠反映真正的系統(tǒng)情況。

實例2：顯示活躍和非活躍內(nèi)存

命令：

vmstat -a 2 5輸出：

[root@localhost ~]# vmstat -a 2 5procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu------ r b swpd free inact active si so bi bo in cs us sy id wa st 0 0 0 3029752 387728 513008 0 0 0 2 3 2 0 0 100 0 0 0 0 0 3029752 387728 513076 0 0 0 0 1005 34 0 0 100 0 0 0 0 0 3029752 387728 513076 0 0 0 22 1004 36 0 0 100 0 0 0 0 0 3029752 387728 513076 0 0 0 0 1004 33 0 0 100 0 0 0 0 0 3029752 387728 513076 0 0 0 0 1003 32 0 0 100 0 0說明：

使用-a選項顯示活躍和非活躍內(nèi)存時，所顯示的內(nèi)容除增加inact和active外，其他顯示內(nèi)容與例子1相同。
字段說明：

Memory（內(nèi)存）：
inact: 非活躍內(nèi)存大?。ó斒褂?a選項時顯示）
active: 活躍的內(nèi)存大?。ó斒褂?a選項時顯示）

實例3：查看系統(tǒng)已經(jīng)fork了多少次

命令：

vmstat -f輸出：

[root@SCF1129 ~]# vmstat -f 12744849 forks[root@SCF1129 ~]#說明：
這個數(shù)據(jù)是從/proc/stat中的processes字段里取得的

實例4：查看內(nèi)存使用的詳細信息

命令：

vmstat -s輸出：

[root@localhost ~]# vmstat -s 4043760 total memory

 1013884 used memory 513012 active memory 387728 inactive memory 3029876 free memory 199616 buffer memory 690980 swap cache 6096656 total swap 0 used swap 6096656 free swap 83587 non-nice user cpu ticks 132 nice user cpu ticks 278599 system cpu ticks 913344692 idle cpu ticks 814550 IO-wait cpu ticks 10547 IRQ cpu ticks 21261 softirq cpu ticks 0 stolen cpu ticks 310215 pages paged in

14254652 pages paged out 0 pages swapped in 0 pages swapped out 288374745 interrupts 146680577 CPU context switches 1351868832 boot time 367291 forks說明：
這些信息的分別來自于/proc/meminfo,/proc/stat和/proc/vmstat。

實例5：查看磁盤的讀/寫

命令：

vmstat -d輸出：

[root@localhost ~]# vmstat -ddisk- ------------reads------------ ------------writes----------- -----IO------ total merged sectors ms total merged sectors ms cur secram0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0ram1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0ram2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0ram3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0ram4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0ram5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0ram6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0ram7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0ram8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0ram9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0ram10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0ram11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0ram12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0ram13 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0ram14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0ram15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0sda 33381 6455 615407 63224 2068111 1495416 28508288 15990289 0 10491hdc 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0fd0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0md0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0[root@localhost ~]#說明：
這些信息主要來自于/proc/diskstats.
merged:表示一次來自于合并的寫/讀請求,一般系統(tǒng)會把多個連接/鄰近的讀/寫請求合并到一起來操作.

實例6：查看/dev/sda1磁盤的讀/寫

命令：
輸出：

[root@SCF1129 ~]# df文件系統(tǒng) 1K-塊已用可用已用% 掛載點/dev/sda3 1119336548 27642068 1034835500 3% /tmpfs 32978376 0 32978376 0% /dev/shm/dev/sda1 1032088 59604 920056 7% /boot

[root@SCF1129 ~]# vmstat -p /dev/sda1sda1 reads read sectors writes requested writes 18607 4249978 6 48[root@SCF1129 ~]# vmstat -p /dev/sda3sda3 reads read sectors writes requested writes 429350 35176268 28998789 980301488[root@SCF1129 ~]#

說明：

這些信息主要來自于/proc/diskstats。

reads:來自于這個分區(qū)的讀的次數(shù)。

read sectors:來自于這個分區(qū)的讀扇區(qū)的次數(shù)。

writes:來自于這個分區(qū)的寫的次數(shù)。

requested writes:來自于這個分區(qū)的寫請求次數(shù)。

實例7：查看系統(tǒng)的 slab 信息

命令：

vmstat -m輸出：

[root@localhost ~]# vmstat -mCache Num Total Size Pagesip_conntrack_expect 0 0 136 28ip_conntrack 3 13 304 13ip_fib_alias 11 59 64 59ip_fib_hash 11 59 64 59AF_VMCI 0 0 960 4bio_map_info 100 105 1064 7dm_mpath 0 0 1064 7jbd_4k 0 0 4096 1dm_uevent 0 0 2608 3dm_tio 0 0 24 144dm_io 0 0 48 77scsi_cmd_cache 10 10 384 10sgpool-128 32 32 4096 1sgpool-64 32 32 2048 2sgpool-32 32 32 1024 4sgpool-16 32 32 512 8sgpool-8 45 45 256 15scsi_io_context 0 0 112 34ext3_inode_cache 51080 51105 760 5ext3_xattr 36 88 88 44journal_handle 18 144 24 144journal_head 56 80 96 40revoke_table 4 202 16 202revoke_record 0 0 32 112uhci_urb_priv 0 0 56 67UNIX 13 33 704 11flow_cache 0 0 128 30msi_cache 33 59 64 59cfq_ioc_pool 14 90 128 30cfq_pool 12 90 216 18crq_pool 16 96 80 48deadline_drq 0 0 80 48as_arq 0 0 96 40mqueue_inode_cache 1 4 896 4isofs_inode_cache 0 0 608 6hugetlbfs_inode_cache 1 7 576 7Cache Num Total Size Pagesext2_inode_cache 0 0 720 5ext2_xattr 0 0 88 44dnotify_cache 0 0 40 92dquot 0 0 256 15eventpoll_pwq 3 53 72 53eventpoll_epi 3 20 192 20inotify_event_cache 0 0 40 92inotify_watch_cache 1 53 72 53kioctx 0 0 320 12kiocb 0 0 256 15fasync_cache 0 0 24 144shmem_inode_cache 254 290 768 5posix_timers_cache 0 0 128 30uid_cache 0 0 128 30ip_mrt_cache 0 0 128 30tcp_bind_bucket 3 112 32 112inet_peer_cache 0 0 128 30secpath_cache 0 0 64 59xfrm_dst_cache 0 0 384 10ip_dst_cache 5 10 384 10arp_cache 1 15 256 15RAW 3 5 768 5UDP 5 10 768 5tw_sock_TCP 0 0 192 20request_sock_TCP 0 0 128 30TCP 4 5 1600 5blkdev_ioc 14 118 64 59blkdev_queue 20 30 1576 5blkdev_requests 13 42 272 14biovec-256 7 7 4096 1biovec-128 7 8 2048 2biovec-64 7 8 1024 4biovec-16 7 15 256 15biovec-4 7 59 64 59biovec-1 23 202 16 202bio 270 270 128 30utrace_engine_cache 0 0 64 59Cache Num Total Size Pagesutrace_cache 0 0 64 59sock_inode_cache 33 48 640 6skbuff_fclone_cache 7 7 512 7skbuff_head_cache 319 390 256 15file_lock_cache 1 22 176 22Acpi-Operand 4136 4248 64 59Acpi-ParseExt 0 0 64 59Acpi-Parse 0 0 40 92Acpi-State 0 0 80 48Acpi-Namespace 2871 2912 32 112delayacct_cache 81 295 64 59taskstats_cache 4 53 72 53proc_inode_cache 1427 1440 592 6sigqueue 0 0 160 24radix_tree_node 13166 13188 536 7bdev_cache 23 24 832 4sysfs_dir_cache 5370 5412 88 44mnt_cache 26 30 256 15inode_cache 2009 2009 560 7dentry_cache 60952 61020 216 18filp 479 1305 256 15names_cache 3 3 4096 1avc_node 14 53 72 53selinux_inode_security 994 1200 80 48key_jar 2 20 192 20idr_layer_cache 74 77 528 7buffer_head 164045 164800 96 40mm_struct 51 56 896 4vm_area_struct 1142 1958 176 22fs_cache 35 177 64 59files_cache 36 55 768 5signal_cache 72 162 832 9sighand_cache 68 84 2112 3task_struct 76 80 1888 2anon_vma 458 864 24 144pid 83 295 64 59shared_policy_node 0 0 48 77Cache Num Total Size Pagesnuma_policy 37 144 24 144size-131072(DMA) 0 0 131072 1size-131072 0 0 131072 1size-65536(DMA) 0 0 65536 1size-65536 1 1 65536 1size-32768(DMA) 0 0 32768 1size-32768 2 2 32768 1size-16384(DMA) 0 0 16384 1size-16384 5 5 16384 1size-8192(DMA) 0 0 8192 1size-8192 7 7 8192 1size-4096(DMA) 0 0 4096 1size-4096 110 111 4096 1size-2048(DMA) 0 0 2048 2size-2048 602 602 2048 2size-1024(DMA) 0 0 1024 4size-1024 344 352 1024 4size-512(DMA) 0 0 512 8size-512 433 480 512 8size-256(DMA) 0 0 256 15size-256 1139 1155 256 15size-128(DMA) 0 0 128 30size-64(DMA) 0 0 64 59size-64 5639 5782 64 59size-32(DMA) 0 0 32 112size-128 801 930 128 30size-32 3005 3024 32 112kmem_cache 137 137 2688 1這組信息來自于/proc/slabinfo。slab:由于內(nèi)核會有許多小對象，這些對象構(gòu)造銷毀十分頻繁，比如i-node，dentry，這些對象如果每次構(gòu)建的時候就向內(nèi)存要一個頁(4kb)，而其實只有幾個字節(jié)，這樣就會非常浪費，為了解決這個問題，就引入了一種新的機制來處理在同一個頁框中如何分配小存儲區(qū)，而slab可以對小對象進行分配,這樣就不用為每一個對象分配頁框，從而節(jié)省了空間，內(nèi)核對一些小對象創(chuàng)建析構(gòu)很頻繁，slab對這些小對象進行緩沖,可以重復利用,減少內(nèi)存分配次數(shù)。來源：本文轉(zhuǎn)自公眾號“l(fā)inux就該這么學”