linux 系统监控系列之vmstat

vmstat的官方定义是：vmstat - Report virtual memory statistics，即虚拟内存的统计。

先来追根溯源：

什么是虚拟内存？

答：虚拟内存就是磁盘上虚拟出来可以当内存使用的一个文件

为什么要有虚拟内存？

答：程序需要经由内存来运行，如果程序执行时占用内存过多，内存耗尽，就会影响程序运行，在这种情况下，虚拟内存就会站出来——调用硬盘空间来充当内存，缓解内存紧张的状态，使程序顺利的运行下去。但是经由硬盘的读取远不如直接从内存来读取的效率高（所以有条件的话多买点内存条）

进入正题：

vmstat的监控项有什么?

答：进程，内存，分页，块I/O，traps和CPU活动

vmstat的参数？

-V prints version.   显示版本号
-n causes the headers not to be reprinted regularly.  字段名称只显示一次
-a print inactive/active page stats.  显示非活跃/活跃内存
-d prints disk statistics  显示磁盘数据信息
-D prints disk table  显示磁盘统计表
-p prints disk partition statistics  显示磁盘分区信息

如：[root@localhost /]# vmstat -p /dev/sda2

sda2       reads           read sectors            writes         requested writes
             41788           1781810             22914859         360923320

-s prints vm table  显示内存相关统计信息和各种活动数量
-m prints slabinfo  显示slabinfo信息，slab是Linux的一种内存分配机制，不具体关注了
-t add timestamp to output  在结果中显示时间
-S unit size  指定内存显示的单位，单位有k,K,m,M(1000, 1024, 1000000, or 1048576 bytes)

vmstat的结果解释：

[root@localhost /]# vmstat -S m

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system--  -----cpu-----
r b        swpd free buff cache        si so         bi bo        in cs      us sy id wa st

procs      r  运行和等待CPU的进程数

b  等待资源的进程数

memory  swpd  虚拟内存使用量

free   空闲内存量

buff  作为buff使用的内存

cache  作为cache使用的内存

swap      si   从磁盘读入虚拟内存的交换量

so   从虚拟内存写入磁盘的交换量

IO         bi   从块设备读入的数据总量，读磁盘 kb/s

bo  从块设备写入的数据总量，写磁盘  kb/s

system  in  每秒中断数

cs  每秒上下文切换次数

cpu      us sy id wa   用户消耗、系统消耗、空闲状态、IO等待消耗百分比

st 虚拟机的cpu损耗

主要关注：

r   最好不要超过cpu总数，长期大于的话需要重点关注

b   长期很高时需要注意

swpd   最好不要大于0，如果大于0，接着看si,so，如果为0或很低的话，没事

si,so  数值比较高，并且在不断变化时，说明内存不够了，内存中的数据频繁交换到交换分区中，这往往对系统性能影响极大

bi,bo  数值高表示io压力大

扩展知识：

1 进程有哪些状态

答：进程是系统进行资源分配和调度的基本单位，它可以申请和拥有系统资源，是一个动态的概念。简单可理解为“一个程序”被执行的过程即为“一个进程”，主要的状态分为：就绪-运行-阻塞

就绪即为已获得资源，正在等待获取CPU；运行是获得CPU后程序执行的状态；阻塞是指进程等待某种条件（如I/O操作或进程同步），在条件满足之前无法继续执行的状态

vmstat中的r和b可从中理解其原理

2 块设备和字符设备

答：是i/o设备的两大分类。块设备将信息存储在固定大小的块中，每个块都有自己的地址。数据块的大小通常在512字节到32768字节之间。块设备的基本特征是每个块都能独立于其它块而读写。磁盘是最常见的块设备；字符设备是指在I/O传输过程中以字符为单位进行传输的设备，例如键盘，打印机等

3 上下文切换

答：是指CPU从一个线程或进程切换到另一个线程或进程。CPU切换到另一个进程需要保存当前进程的状态并恢复另一个进程的状态：当前运行任务转为就绪（或者挂起、删除）状态，另一个被选定的就绪任务成为当前任务。上下文切换包括保存当前任务的运行环境，恢复将要运行任务的运行环境。如果可运行的线程数大于CPU的数量，那么OS会强行暂停正在执行的线程，从而使其他线程能够使用CPU，这会引起上下文切换，而上下文切换会导致很大的CPU时间消耗，所以如果上下文切换频繁时，需要关注

通常在三种情况下可能会发生上下文切换：中断处理，多任务处理，用户态切换

4 中断

答：是指当出现需要时，CPU暂时停止当前程序的执行转而执行处理新情况的程序和执行过程。当发生中断时会引起上下文切换