Linux服务器性能评估与优化

一、影响务器性能因素

影响企业生产环境Linux服务器性能的因素有很多，一般分为两大类，分别为操作系统层级和应用程序级别。如下为各级别影响性能的具体项及性能评估的标准：

（1）操作系统级别

• 内存；

• CPU；

• 磁盘I/O；

• 网络I/O带宽。

（2） 应用程序及软件

• Nginx；

• MySQL；

• Tomcat;

• PHP；

• 应用程序代码。

（3）Linux系统性能评估标准如表所示：

影响性能因素	评判标准
	好	坏	糟糕
CPU	user% + sys%< 70%	user% + sys%= 85%	user% + sys% >=90%
内存	Swap In（si）＝0 Swap Out（so）＝0	Per CPU with 10 page/s	More Swap In & Swap Out
磁盘	iowait % < 20%	iowait % =35%	iowait % >= 50%

（4）  Linux系统性能分析工具

常用系统性能分析命令；
vmstat、sar、iostat、netstat、free、ps、top、iftop等；
常用系统性能组合分析命令；
top、uptime                      检查系统整体的负载、承受能力；
vmstat、sar、iostat    、top      检测是否是CPU瓶颈；
free、vmstat                     检测是否是内存瓶颈；
iostat                           检测是否是磁盘I/O瓶颈；
netstat、iftop                   检测是否是网络带宽瓶颈。

二、 Linux服务器性能评估与优化

Linux服务器性能评估与优化是一项长期的工作，需要随时关注网站服务器的运行状态，及时作出相应的调整，如下为Linux服务器性能评估及优化方案：

1、Linux系统整体性能评估

uptime命令主要用于查看当前服务器整体性能，例如CPU、负载、内存等值的总览，如下为uptime命令应用案例及详解：

[root@web1 ~]# uptime
:: up  days,  :,   users,  load average: 6.22, 1.02, 0.91

Load average负载有三个值，分别表示：最近1分钟、5分钟、15分钟系统的负载，三个值的大小一般不能大于系统逻辑CPU核数的2倍，例如Linux操作系统有4个逻辑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，可以不用担心，一般不会影响系统性能。

如果load average的输出值小于CPU逻辑个数的2倍，则表示CPU还有空闲的时间片，例如案例中CPU负载为6.22，表示CPU或者服务器是比较空闲的。基于此参数不能完全确认服务器的性能瓶颈，需要借助其他工具进一步判断

2、CPU性能评估

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，主要用它来查看CPU负载及队列情况。

如图所示，为vmstat命令在某个系统的输出结果：

Vmstat输出结果详解如下：

r                        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；
us                        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；
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。

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。如图15-7所示，为sar命令对某个系统的CPU统计输出：

Sar输出结果详解如下：

%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；
%idle                    列显示了CPU处在空闲状态的时间百分比；
%steal                    列显示了在内存相对紧张的环境下page in强制对不同的页面进行的steal操作。

3、内存性能评估

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，如图15-8所示为服务器内存使用情况：

一般而言，服务器内存可以通过如下方法判断是否空余：

应用程序可用内存/系统物理内存>%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<%时，表示系统内存资源紧缺，需要增加系统内存，%<应用程序可用内存/系统物理内存<%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。

4、磁盘I/O性能评估

利用iostat评估磁盘性能，监控磁盘IO读写及带宽，如图所示：

iostat输出结果详解如下：

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。

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，如图所示：

Sar输出结果详解如下：

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；

磁盘IO性能，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

• 通过ping命令检测网络的连通性

• 通过netstat –i组合检测网络接口状况

• 通过netstat –r组合检测系统的路由表信息

• 通过sar -n组合显示系统的网络运行状态

通过iftop -i eth0 查看网卡流量，详细参数如下，如图所示：

<=                    客户端流入的流量；
=>                    服务器端流出的流量；
TX                    发送流量；
RX                    接收流量；
TOTAL                总流量；
Cumm                运行iftop到目前时间的总流量；
peak                    流量峰值；
rates                    分别表示过去 2s 10s 40s 的平均流量。