Linux入门之运维（1） 系统监控 vmstat top

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)。

一般vmstat工具的使用是通过两个数字参数来完成的，第一个参数是采样的时间间隔数，单位是秒，第二个参数是采样的次数，如:

root@ubuntu:~# vmstat 2 1
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa
 1  0      0 3498472 315836 3819540    0    0     0     1    2    0  0  0 100  0

2表示每个两秒采集一次服务器状态，1表示只采集一次。

实际上，在应用过程中，我们会在一段时间内一直监控，不想监控直接结束vmstat就行了,例如:

root@ubuntu:~# vmstat 2  
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa
 1  0      0 3499840 315836 3819660    0    0     0     1    2    0  0  0 100  0
 0  0      0 3499584 315836 3819660    0    0     0     0   88  158  0  0 100  0
 0  0      0 3499708 315836 3819660    0    0     0     2   86  162  0  0 100  0
 0  0      0 3499708 315836 3819660    0    0     0    10   81  151  0  0 100  0
 1  0      0 3499732 315836 3819660    0    0     0     2   83  154  0  0 100  0

这表示vmstat每2秒采集数据，一直采集，直到我结束程序，这里采集了5次数据我就结束了程序。

好了，命令介绍完毕，现在开始实战讲解每个参数的意思。

r 表示运行队列(就是说多少个进程真的分配到CPU)，我测试的服务器目前CPU比较空闲，没什么程序在跑，当这个值超过了CPU数目，就会出现CPU瓶颈了。这个也和top的负载有关系，一般负载超过了3就比较高，超过了5就高，超过了10就不正常了，服务器的状态很危险。top的负载类似每秒的运行队列。如果运行队列过大，表示你的CPU很繁忙，一般会造成CPU使用率很高。

b 表示阻塞的进程,这个不多说，进程阻塞，大家懂的。

swpd 虚拟内存已使用的大小，如果大于0，表示你的机器物理内存不足了，如果不是程序内存泄露的原因，那么你该升级内存了或者把耗内存的任务迁移到其他机器。

free   空闲的物理内存的大小，我的机器内存总共8G，剩余3415M。

buff   Linux/Unix系统是用来存储，目录里面有什么内容，权限等的缓存，我本机大概占用300多M

cache cache直接用来记忆我们打开的文件,给文件做缓冲，我本机大概占用300多M(这里是Linux/Unix的聪明之处，把空闲的物理内存的一部分拿来做文件和目录的缓存，是为了提高 程序执行的性能，当程序使用内存时，buffer/cached会很快地被使用。)

si  每秒从磁盘读入虚拟内存的大小，如果这个值大于0，表示物理内存不够用或者内存泄露了，要查找耗内存进程解决掉。我的机器内存充裕，一切正常。

so  每秒虚拟内存写入磁盘的大小，如果这个值大于0，同上。

bi  块设备每秒接收的块数量，这里的块设备是指系统上所有的磁盘和其他块设备，默认块大小是1024byte，我本机上没什么IO操作，所以一直是0，但是我曾在处理拷贝大量数据(2-3T)的机器上看过可以达到140000/s，磁盘写入速度差不多140M每秒

bo 块设备每秒发送的块数量，例如我们读取文件，bo就要大于0。bi和bo一般都要接近0，不然就是IO过于频繁，需要调整。

in 每秒CPU的中断次数，包括时间中断

cs 每秒上下文切换次数，例如我们调用系统函数，就要进行上下文切换，线程的切换，也要进程上下文切换，这个值要越小越好，太大了，要考虑调低线程或者进程的数目,例如在apache和nginx这种web服务器中，我们一般做性能测试时会进行几千并发甚至几万并发的测试，选择web服务器的进程可以由进程或者线程的峰值一直下调，压测，直到cs到一个比较小的值，这个进程和线程数就是比较合适的值了。系统调用也是，每次调用系统函数，我们的代码就会进入内核空间，导致上下文切换，这个是很耗资源，也要尽量避免频繁调用系统函数。上下文切换次数过多表示你的CPU大部分浪费在上下文切换，导致CPU干正经事的时间少了，CPU没有充分利用，是不可取的。

us 用户CPU时间，我曾经在一个做加密解密很频繁的服务器上，可以看到us接近100,r运行队列达到80(机器在做压力测试，性能表现不佳)。

sy 系统CPU时间，如果太高，表示系统调用时间长，例如是IO操作频繁。

id  空闲 CPU时间，一般来说，id + us + sy = 100,一般我认为id是空闲CPU使用率，us是用户CPU使用率，sy是系统CPU使用率。

wt 等待IO CPU时间。

通过输出参数判断系统情况

1.如果cache的数值较大，则说明系统缓存了较多的磁盘数据，利于磁盘I/O性能的提升。这个时候，往往bi会相对较小，因为很多读磁盘的操作都由cache来承担了。

2.si和so是读写SWAP的量，这两个值如果长期大于0，则表示系统需要经常读写交换分区，这会很消耗CPU资源和磁盘I/O性能。这时就要格外关注了，如果确定是系统的物理内存存在瓶颈，那么就需要通过扩容或服务迁移来解决问题。

3.如果free的数值很低，甚至接近0了，也不一定就是系统内存耗尽。要同时看buff和cache的值，大部分情况是buff和cache占用了很多内存资源，这反而是好事，说明系统把空闲内存都利用起来作为缓存，提升系统I/O的性能。而当系统真正需要内存时，buff和cache是可以随时被系统征调回来的。

4.如果发现bi和bo的值特别大，则说明系统正在进行大量的磁盘读写操作。如果是符合预期的还好，如果不是的话，就要去查一查是那一块磁盘或分区在进行大量读写。

5.如果us的数值经常大于50%，则说明用户进程所占用的CPU时间较多，这或许说明所开发的程序需要进行一定程度的优化了。

6.而sy则是内核所消耗的CPU时间，这个数值不应该很高。如果很高，则说明系统出问题了。

7.如果wa较高，则说明CPU总是在进行I/O等待，这表明磁盘已经成为主要瓶颈，我们可以把磁盘升级为高性能磁盘，也可以查一下程序是否存在大量的随机读操作，如果是的话，考虑调整为顺序读或者增加读缓存。

8.r表示的是正在运行队列的任务数，如果这个数值总是超过服务器的CPU核数，则说明CPU已经成为性能瓶颈，可以考虑开启超线程，更换多核心CPU，调整某些进程的NICE优先级等措施。

9.如果你正在运行一个视频解码的任务，那么us的数值可能会很高，甚至达到95%以上，这是符合预期的。如果你要运行一个能产生大量随机数的程序，或者其他包含系统调用的程序，那么sy可能非常高，这也正常。

10.假如你打开了一个大型软件，如OFFICE，然后过一段时间，你有希望启动另一个大型游戏，这时候你会发现so数值很高，这表示系统正在将内存里的闲置数据写入SWAP，这也是正常现象。如果你希望减少SWAP写入，那么就需要加大内存。