每天一个Linux命令（40）vmstat命令

      vmstat是Virtual Meomory Statistics（虚拟内存统计）的缩写，可对操作系统的虚拟内存、进程、CPU活动进行监控。

它能够对系统的整体情况进行统计，无法对某个进程进行深入分析。vmstat 工具提供了一种低开销的系统性能观察方式。

    (1)用法

    用法:  vmstat  [选项参数]

或   vmstat  [选项参数]   [数字]   [数字]

    (2)功能:

    功能:  报告虚拟内存的统计信息,关于进程、内存、I/O等系统整体运行状态。

    (3)选项参数:

1) -d:　　　　　　　　显示磁盘相关统计信息。

2) -a：　　　　　　    显示活跃和非活跃内存

3) -f：　　　　　　　  显示从系统启动至今的fork数量。

4) -p：　　　　　　    显示指定磁盘分区统计信息

5) -s：　　　　　　    显示内存相关统计信息及多种系统活动数量。

6) -m：　　　　　　  显示slabinfo

    (4)实例:

1)[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat　　　　　　　　　　显示虚拟内存使用情况

[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st

[sunjimeng@localhost ~]$ 

字段说明:

1.Procs（进程）
         r: 运行队列中进程数量，这个值也可以判断是否需要增加CPU。（长期大于1）
         b: 等待IO的进程数量。
       2.Memory（内存）

swpd: 使用虚拟内存大小，如果swpd的值不为0，但是SI，SO的值长期为0，这种情况不会影响系统性能。

free: 空闲物理内存大小。

buff: 用作缓冲的内存大小。

cache: 用作缓存的内存大小，如果cache的值大的时候，说明cache处的文件数多，如果频繁访问到的文件都能被cache处，那么磁盘的读IO bi会非常小。
      3.Swap

si: 每秒从交换区写到内存的大小，由磁盘调入内存。

so: 每秒写入交换区的内存大小，由内存调入磁盘。

注意:

内存够用的时候，这2个值都是0，如果这2个值长期大于0时，系统性能会受到影响，磁盘IO和CPU资源都会被消耗。有些朋友看到空闲内存（free）很少的或接近于0时，就认为内存不够用了，不能光看这一点，还要结合si和so，如果free很少，但是si和so也很少（大多时候是0），那么不用担心，系统性能这时不会受到影响的。

4.IO（现在的Linux版本块的大小为1kb）

bi: 每秒读取的块数

bo: 每秒写入的块数

注意:

随机磁盘读写的时候，这2个值越大（如超出1024k)，能看到CPU在IO等待的值也会越大。
      5.system（系统）

in: 每秒中断数，包括时钟中断。

cs: 每秒上下文切换数。

注意：

上面2个值越大，会看到由内核消耗的CPU时间会越大。
      6.CPU（以百分比表示）

　　us: 用户进程执行时间百分比(user time) us的值比较高时，说明用户进程消耗的CPU时间多，但是如果长期超50%的使用，那么我们就该考虑优化程序算法或者进行加速。

　　sy: 内核系统进程执行时间百分比(system time) sy的值高时，说明系统内核消耗的CPU资源多，这并不是良性表现，我们应该检查原因。

　　wa: IO等待时间百分比 wa的值高时，说明IO等待比较严重，这可能由于磁盘大量作随机访问造成，也有可能磁盘出现瓶颈（块操作）。

　　id: 空闲时间百分比

2)[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat 2　　　　　　　　每二秒显示一次系统内存的统计信息

[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st

                                              0
......

3)[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat 2 5　　　　　　　每二秒显示一次系统内存的统计信息,总共5次　

[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st

[sunjimeng@localhost ~]$ 

4)[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat -d　　　　　　　显示磁盘的信息

[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat -d
disk- ------------reads------------ ------------writes----------- -----IO------
       total merged sectors      ms  total merged sectors      ms    cur    sec
sda
sr0
[sunjimeng@localhost ~]$ 

merged:表示一次来自于合并的写/读请求,一般系统会把多个连接/邻近的读/写请求合并到一起来操作。

5)[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat -a　　　　　　 显示活跃内存与非活跃内存

使用-a选项显示活跃和非活跃内存时，所显示的内容除增加inact和active外，其他显示内容与例子1相同。

[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat -a
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free  inact active   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st

[sunjimeng@localhost ~]$ 

6)[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat -f　　　　　　查看系统已经被fork多少次

[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat -f
         forks
[sunjimeng@localhost ~]$ 

7)[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat -p devtmpfs　　查看特定磁盘设备的

[sunjimeng@localhost ~]$ df
文件系统          1K-块    已用     可用 已用% 挂载点
/dev/sda3           % /
devtmpfs                       % /dev
tmpfs                      % /dev/shm
tmpfs                      % /run
tmpfs                        % /sys/fs/cgroup
/dev/sda1                % /boot
[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat -p devtmpfs
partition was not found
[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat -p /dev/sda1
sda1          reads   read sectors  writes    requested writes
                                       

　　说明：

　　这些信息主要来自于/proc/diskstats。

　　reads:　　　　　　　 　来自于这个分区的读的次数。

　　read sectors:　　　　  来自于这个分区的读扇区的次数。

　　writes:　　　　　　　  来自于这个分区的写的次数。

　　requested writes:　   来自于这个分区的写请求次数。

8)[root@localhost sunjimeng]# vmstat -m　　　　　　　　显示slabinfo

[sunjimeng@localhost ~]$ vmstat -m
vmstat: your kernel does not support slabinfo or your permissions are insufficient
[sunjimeng@localhost ~]$ su root
密码：
[root@localhost sunjimeng]# vmstat -m
Cache                       Num  Total   Size  Pages
fuse_inode
nf_conntrack_ffff880080950000
nf_conntrack_ffffffff819e07c0
kcopyd_job
dm_uevent
dm_rq_target_io
xfs_icr
xfs_ili
xfs_inode
xfs_efd_item
xfs_da_state
xfs_btree_cur
xfs_log_ticket
scsi_cmd_cache
UDPLITEv6
UDPv6
tw_sock_TCPv6
TCPv6
Cache                       Num  Total   Size  Pages
cfq_queue
bsg_cmd
mqueue_inode_cache
hugetlbfs_inode_cache
configfs_dir_cache
dquot
kioctx
pid_namespace
posix_timers_cache
UDP-Lite
ip_fib_trie
RAW
UDP
tw_sock_TCP
TCP
blkdev_queue
blkdev_requests
blkdev_ioc
Cache                       Num  Total   Size  Pages
fsnotify_event_holder
fsnotify_event
sock_inode_cache
net_namespace
shmem_inode_cache
Acpi-ParseExt
Acpi-Namespace
taskstats
proc_inode_cache
sigqueue
bdev_cache
sysfs_dir_cache
inode_cache
dentry
iint_cache
selinux_inode_security
buffer_head
vm_area_struct
Cache                       Num  Total   Size  Pages
mm_struct
files_cache
signal_cache
sighand_cache
task_xstate
task_struct
anon_vma
shared_policy_node
numa_policy
radix_tree_node
idr_layer_cache
dma-kmalloc-
dma-kmalloc-
dma-kmalloc-
dma-kmalloc-
dma-kmalloc-
dma-kmalloc-
dma-kmalloc-
Cache                       Num  Total   Size  Pages
dma-kmalloc-
dma-kmalloc-
dma-kmalloc-
dma-kmalloc-
dma-kmalloc-
dma-kmalloc-
kmalloc-
kmalloc-
kmalloc-
kmalloc-
kmalloc-
kmalloc-
kmalloc-
kmalloc-
kmalloc-
kmalloc-
kmalloc-
kmalloc-
Cache                       Num  Total   Size  Pages
kmalloc-
kmem_cache_node
kmem_cache                               

    (5)其他:

1.物理内存和虚拟内存区别:

物理内存读写数据要比从硬盘读写数据要快的多，因此，我们希望所有数据的读取和写入都在内存完成，而内存是有限的，这样就引出了物理内存与虚拟内存的概念。

物理内存就是系统硬件提供的内存大小，是真正的内存；在Linux系统下，虚拟内存就是为了满足物理内存的不足而提出的策略，它是利用磁盘空间虚拟出的一块逻辑内存，用作虚拟内存的磁盘空间被称为交换空间（Swap Space）。作为物理内存的扩展，linux会在物理内存不足时，使用交换分区的虚拟内存。（更详细的说，就是内核会将暂时不用的内存块信息写到交换空间，这样以来，物理内存得到了释放，这块内存就可以用于其它目的，当需要用到原始的内容时，这些信息会被重新从交换空间读入物理内存。）

2.linux内存运行机制:

linux的内存管理采取的是分页存取机制，为了保证物理内存能得到充分的利用，内核会在适当的时候将物理内存中不经常使用的数据块自动交换到虚拟内存中，而将经常使用的信息保留到物理内存。

1)首先，Linux系统会不时的进行页面交换操作，以保持尽可能多的空闲物理内存，即使并没有什么事情需要内存，Linux也会交换出暂时不用的内存页面。这可以避免等待交换所需的时间。

2)其次，linux进行页面交换是有条件的，不是所有页面在不用时都交换到虚拟内存，linux内核根据”最近最经常使用“算法，仅仅将一些不经常使用的页面文件交换到虚拟内存，有时我们会看到这么一个现象：linux物理内存还有很多，但是交换空间也使用了很多。其实，这并不奇怪，例如，一个占用很大内存的进程运行时，需要耗费很多内存资源，此时就会有一些不常用页面文件被交换到虚拟内存中，但后来这个占用很多内存资源的进程结束并释放了很多内存时，刚才被交换出去的页面文件并不会自动的交换进物理内存，除非有这个必要，那么此刻系统物理内存就会空闲很多，同时交换空间也在被使用，就出现了刚才所说的现象了。关于这点，不用担心什么，只要知道是怎么一回事就可以了。

3)最后，交换空间的页面在使用时会首先被交换到物理内存，如果此时没有足够的物理内存来容纳这些页面，它们又会被马上交换出去，如此以来，虚拟内存中可能没有足够空间来存储这些交换页面，最终会导致linux出现假死机、服务异常等问题，linux虽然可以在一段时间内自行恢复，但是恢复后的系统已经基本不可用了。

4)因此，合理规划和设计linux内存的使用，是非常重要的。

3.虚拟内存原理:

在系统中运行的每个进程都需要使用到内存，但不是每个进程都需要每时每刻使用系统分配的内存空间。当系统运行所需内存超过实际的物理内存，内核会释放某些进程所占用但未使用的部分或所有物理内存，将这部分资料存储在磁盘上直到进程下一次调用，并将释放出的内存提供给有需要的进程使用。

在Linux内存管理中，主要是通过“调页Paging”和“交换Swapping”来完成上述的内存调度。调页算法是将内存中最近不常使用的页面换到磁盘上，把活动页面保留在内存中供进程使用。交换技术是将整个进程，而不是部分页面，全部交换到磁盘上。 分页(Page)写入磁盘的过程被称作Page-Out，分页(Page)从磁盘重新回到内存的过程被称作Page-In。当内核需要一个分页时，但发现此分页不在物理内存中(因为已经被Page-Out了)，此时就发生了分页错误（Page Fault）。 当系统内核发现可运行内存变少时，就会通过Page-Out来释放一部分物理内存。经管Page-Out不是经常发生，但是如果Page-out频繁不断的发生，直到当内核管理分页的时间超过运行程式的时间时，系统效能会急剧下降。这时的系统已经运行非常慢或进入暂停状态，这种状态亦被称作thrashing(颠簸)。

4.buffer与cache的区别

buff和cache的主要区别是在控制和速度上。buff的控制相对简单，是对数据流缓冲，将需要的数据流临时缓冲在buff里，以降低低速设备对整体的影响。一般都是对大量的数据交换进行缓冲；cache是对高速交换进行缓冲，需要一些额外的算法来提高效率，比如读取命中之类的，一般相对较小，速度很快，大多是对指令的临时存储。