教你如何发挥服务器性能监控的最大价值

教你如何发挥服务器性能监控的最大价值,第1张

linux服务器性能监测是很重要的工作,服务器运行应该提供最有效的系统性能。当服务器系统性能突然低于平均应有的情况,问题可能来自在执行的进程、内存的使用率、磁盘的性能、网络流量和cpu

的压力。在预算短缺的今天,理解如何优化系统性能比以往任何时候都重要。

要实现它的前提是,你必须充分了解自己的计算机和网络,从而找到真正的瓶颈所在。本文提供一些基础的工具来辨别和处理一些性能问题。使用的linux

发行版本是red

hat

enterprise

linux

4,工作过程是:首先查看整个系统的状态,然后是检查特定的子系统。

linux服务器进行性能监控有几种方法,每种方法都各有其优缺点。

使用snmp等标准工具

标准及非标准工具能执行一个或多个收集、合并及传输阶段,如rstatd或snmp工具,然而标准的rstat后台程序提供的信息是有限的,速度慢而且效率低。

内核模块

几个系统监控工程利用内核模块来存取监控数据。一般情况下,这是很有效的收集系统数据的方法。然而这种方法存在的问题是,当主内核源内有其它改变时,必须保持代码一致性。一个内核模块可能与用户想使用的其它内核模块相冲突。此外,在使用监控系统之前,用户必须获得或申请模块。

/proc虚拟文件系统

/proc虚拟文件系统是一个较快的、高效率执行系统监控的方法。使用/proc的主要缺点是必须保持代码分析与/proc

文件格式改变的同步。事实表明,linux内核的改变比/proc

文件格式的改变要更频繁,所以,用/proc虚拟文件系统比用内核模块存在的问题要少。本文介绍的方法即基于/proc虚拟文件系统。

一、

/proc文件系统特点

linux

系统向管理员提供了非常好的方法,使他们可以在系统运行时更改内核,而不需要重新引导内核系统。这是通过

/proc

虚拟文件系统实现的。/proc

文件虚拟系统是一种内核和内核模块用来向进程

(process)

发送信息的机制

(所以叫做

/proc)。这个伪文件系统让你可以和内核内部数据结构进行交互,获取

有关进程的有用信息,在运行中

(on

the

fly)

改变设置

(通过改变内核参数)。

与其他文件系统不同,/proc

存在于内存之中而不是硬盘上。不用重新启动而去看

cmos

,就可以知道系统信息。这就是

/proc

的妙处之一。

小提示:

每个linux系统根据软硬件不同/proc

虚拟文件系统的内容也有些差异。/proc

虚拟文件系统有三个很重要的目录:net,scsi和sys。sys目录是可写的,可以通过它来访问或修改内核的参数,而net和scsi则依赖于内核配置。

一、远程连接到Windows服务器,使用windows系统自带工具进行收集性能数据

1、Windows服务器中自带的性能监控工具叫做Performance Monitor,在开始-运行中输入‘Perfmon.msc’,然后回车即可运行。通过界面,控制面板\所有控制面板项\管理工具\性能监视器也能打开

打开后,页面展示

 

2、添加计数器

性能>数据收集器集>用户定义[右击]>新增‘数据收集器集’>手动创建高级>下一步

 

勾选创建数据日志>性能计数器>【下一步】

 

点击“添加”→选择计数器

点击选中的可用计数器>【添加】>【确定】

【确定】>【下一步】

选择目录后,点击【完成】

查看新增的计数器,输出地方为日志输出地址

 

3、选择日志数据源格式

选择用户定义下的数据收集器集>右键属性>性能计数器,日志格式选择“逗号分隔”(即csv格式)

 

 

4、开始启动数据采集,选择用户定义下的数据收集器集>右键属性>开始

此时,输出有地址了

 

5、用EXCEL将数据转换为折线图,并分析性能情况

 

二、分析性能情况

(1)内存泄露判断

●虚拟内存字节数(VirtualBytes)应该远大于工作集字节数(Workingset),如果两者变化规律相反,比如说工作集增长较快,虚拟内存增长较少,则可能说明出现了内存泄露的情况。

●对于Workingset、Private Bytes、Available bytes这些计数器,如果在测试期间内数值持续增长,而且测试停止后位置在高水平,则也说明存在内存泄露。

●Windows资源监控中,如果Process\PrivateBytes计数器和Process\WorkingSet计数器的值在长时间内持续升高,同时Memory\Available

bytes计数器的值持续降低,则很可能存在内存泄漏。

(2)CPU使用情况

●一般平均不要超过70%,最大不要超过90%(好:70% 、坏:85%、 很差:90%)

(3)tps(每秒处理事务的数量,在SOAPUI中进行统计)

●一般在10-100,不同应用程序具体值不同

 

1234567891011121314151617

   

几个常用参数的参考值: CPU:% Processor Time:表示CPU的使用率,如果值大于80表示CPU的处理调度能力偏低。 硬盘:% Disk Time:表示硬盘的I/O操作的频率(繁忙时间),如果值大于80表示硬盘I/O调度能力偏低。Average Disk QueueLength:表示硬盘I/O操作等待队列的长度,如果值大于2表示硬盘I/O调度能力偏低。 内存 Pages/Sec:表示系统对虚拟内存每秒钟的访问次数,如果值大于20表示有内存方面的问题。(有可能是物理内存偏低,也有可能是虚拟内存没有配置正确。一般情况下虚拟内存应为物理内存的1.5-2倍) Committed Bytes and Available Bytes:Committed Bytes表示虚拟内存的大小,Available Bytes表示剩余可用内存的大小。正常情况下,Available Bytes减少,pages(页面数)应该增加,提供页面交换。<br>如果Available Bytes的值很小表示物理内存偏低。当关闭一些应用以后,Committed Bytes应该减少,Available Bytes应该增加。因为关闭的进程释放了之前占用的内存资源。如果相应的值没有发生变化,那么该进程就可能造成了内存泄漏。 Cache Bytes:表示系统缓存的大小。如果值大于4M表示物理内存偏低。

   

三、关于计数器的选择

perfmon的计数器主要分四种:处理器性能计数器、内存性能计数器、磁盘性能计数器以及网络性能计数器。

以下为监控服务器常用的计数器:

常用的性能对象与指标

   

性能对象

   

计数器

   

提供的信息

   

Processor

   

% Idle Time

   

% Idle Time 是处理器在采样期间空闲的时间的百分比

   

Processor

   

% Processor Time

   

% Processor Time 指处理器用来执行非闲置线程时间的百分比。计算方法是,测量范例间隔内非闲置线程活动的时间,用范例间隔减去该值。这个计数器是处理器活动的主要说明器,显示在范例间隔时所观察的繁忙时间平均百分比。

   

Processor

   

% User Time

   

% User Time 指处理器处于用户模式的时间百分比。用户模式是为应用程序、环境分系统和整数分系统设计的有限处理模式。

   

Memory

   

Available Bytes

   

Available Bytes显示出当前空闲的物理内存总量。当这个数值变小时,Windows开始频繁地调用磁盘页面文件。如果这个数值很小,例如小于5 MB,系统会将大部分时间消耗在操作页面文件上。

   

Memory

   

% Committed Bytes in Use

   

% Committed Bytes In Use 是 Memory: Committed Bytes 与Memory: Commit Limit之间的比值。(Committed memory指如果需要写入磁盘时已在分页文件中保留空间的处于使用中的物理内存。Commit Limit是由分页文件的大小而决定的。如果扩大了分页文件,该比例就会减小)。这个计数器只显示当前百分比;而不是一个平均值。

   

Memory

   

Page Faults/sec

   

Page Faults/sec是指处理器处理错误页的综合速率。用错误页数/秒来计算。当处理器请求一个不在其工作集(在物理内存中的空间)内的代码或数据时出现的页错误。这个计数器包括硬错误(那些需要磁盘访问的)和软错误(在物理内存的其它地方找到的错误页)。许多处理器可以在有大量软错误的情况下继续操作。但是,硬错误可以导致明显的拖延。这个计数器显示用上两个实例中观察到的值之间的差除以实例间隔的持续时间所得的值。

   

Network Interface

   

Bytes Total/sec

   

Bytes Total/sec是发送和接收字节的速率,包括帧字符在内。

   

Network Interface

   

Packets/sec

   

Packets/sec为发送和接收数据包的速率。

   

Physical Disk

   

% Busy Time

   

% Busy Time指磁盘驱动器忙于为读或写入请求提供服务所用的时间的百分比。

   

Physical Disk

   

Avg. Disk Queue Length

   

Avg. Disk Queue Length 指读取和写入请求(为所选磁盘在实例间隔中列队的)的平均数。

   

Physical Disk

   

Current Disk Queue Length

   

Current Disk Queue Length指在收集操作数据时在磁盘上未完成的请求的数目。它包括在快照内存时正在为其提供服务中的请求。这是一个即时长度而非一定间隔时间的平均值。多主轴磁盘设备可以一次有多个请求操作,但是其它同时发生的请求为等候服务。这个计数器可能会反映一个暂时的高或低的列队长度,但是如果在磁盘驱动器存在持续负载,可能值会总是很高。请求等待时间与这个列队的长度减去磁盘上的主轴成正比。这个差值应小于2才能保持良好的性能。

   

Logical

Disk

   

% Free Space

   

% Free Space 是所选定的逻辑磁盘驱动器上总的可用空闲空间的百分比。

   

Logical

Disk

   

Free Megabytes

   

可用的 MB 显示磁盘驱动器上尚未分配的空间。

   

 

 以下为监控进程常用的计数器:

Process对象的主要指标

   

性能对象

   

计数器

   

提供的信息

   

Process

   

% Privileged Time

   

% Privileged Time 是在特权模式下处理线程执行代码所花时间的百分比。当调用 Windows 系统服务时,此服务经常在特权模式运行,以便获取对系统专有数据的访问。在用户模式执行的线程无法访问这些数据。对系统的调用可以是直接的(explicit)或间接的(implicit),例如页面错误或间隔。

   

Process

   

% Processor Time

   

% Processor Time 是所有进程线程使用处理器执行指令所花的时间百分比。指令是计算机执行的基础单位。线程是执行指令的对象,进程是程序运行时创建的对象。此计数包括处理某些硬件间隔和陷阱条件所执行的代码。

   

Process

   

% User Time

   

% User Time 指处理线程用于执行使用用户模式的代码的时间的百分比。应用程序、环境分系统和集合分系统是以用户模式执行的。Windows 的可执行程序、内核和设备驱动程序不会被以用户模式执行的代码损坏。

   

Process

   

Creating Process ID value

   

Creating Process ID value 指创建该进程的父进程号。

   

Process

   

Elapsed Time

   

该进程运行的总时间(用秒计算)。

   

Process

   

Handle Count

   

由这个处理现在打开的句柄总数。这个数字等于这个处理中每个线程当前打开的句柄的总数。

   

Process

   

ID Process

   

ID Process 指这个处理的特别的识别符。ID Process 号可重复使用,所以这些 ID Process 号只能在一个处理的寿命期内识别那个处理。

   

Process

   

IO Data Bytes/sec

   

处理从 I/O 操作读取/写入字节的速度。这个计数器为所有由本处理产生的包括文件、网络和设备 I/O 的活动计数。

   

Process

   

IO Data Operations/sec

   

本处理进行读取/写入 I/O 操作的速率。这个计数器为所有由本处理产生的包括文件、网络和设备 I/O 的活动计数。

   

Process

   

IO Other Bytes/sec

   

处理给不包括数据的 I/O 操作(如控制操作)字节的速率。这个计数器为所有由本处理产生的包括文件、网络和设备 I/O 的活动计数。

   

Process

   

IO Other Operations/sec

   

本处理进行非读取/写入 I/O 操作的速率。例如,控制性能。这个计数器为所有由本处理产生的包括文件、网络和设备 I/O 的活动计数。

   

Process

   

IO Read Bytes/sec

   

处理从 I/O 操作读取字节的速度。这个计数器为所有由本处理产生的包括文件、网络和设备 I/O 的活动计数。

   

Process

   

IO Read Operations/sec

   

本处理进行读取 I/O 操作的速率。这个计数器为所有由本处理产生的包括文件、网络和设备 I/O 的活动计数。

   

Process

   

IO Write Bytes/sec

   

处理从 I/O 操作写入字节的速度。这个计数器为所有由本处理产生的包括文件、网络和设备。

   

Process

   

IO Write Operations/sec

   

本处理进行写入 I/O 操作的速率。这个计数器为所有由本处理产生的包括文件、网络和设备 I/O 的活动计数。

   

Process

   

Page Faults/sec

   

Page Faults/sec 指在这个进程中执行线程造成的页面错误出现的速度。当线程引用了不在主内存工作集中的虚拟内存页即会出现 Page Fault。如果它在备用表中(即已经在主内存中)或另一个共享页的处理正在使用它,就会引起无法从磁盘中获取页。

   

Process

   

Page File Bytes

   

Page File Bytes 指这个处理在 Paging file 中使用的最大字节数。Paging File 用于存储不包含在其他文件中的由处理使用的内存页。Paging File 由所有处理共享,并且 Paging File 空间不足会防止其他处理分配内存。

   

Process

   

Page File Bytes Peak

   

Page File Bytes Peak 指这个处理在 Paging files 中使用的最大数量的字节。

   

Process

   

Pool Nonpaged Bytes

   

Pool Nonpaged Bytes 指在非分页池中的字节数,非分页池是指系统内存(操作系统使用的物理内存)中可供对象(指那些在不处于使用时不可以写入磁盘上而且只要分派过就必须保留在物理内存中的对象)使用的一个区域。这个计数器仅显示上一次观察的值;而不是一个平均值。

   

Process

   

Pool Paged Bytes

   

Pool Paged Bytes 指在分页池中的字节数,分页池是系统内存(操作系统使用的物理内存)中可供对象(在不处于使用时可以写入磁盘的)使用的一个区域。这个计数器仅显示上一次观察的值;而不是一个平均值。

   

Process

   

Priority Base

   

这次处理的当前基本优先权。在一个处理中的线程可以根据处理的基本优先权提高或降低自己的基本优先权。

   

Process

   

Private Bytes

   

Private Bytes 指这个处理不能与其他处理共享的、已分配的当前字节数。

   

Process

   

Thread Count

   

在这次处理中正在活动的线程数目。指令是在一台处理器中基本的执行单位,线程是指执行指令的对象。每个运行处理至少有一个线程。

   

Process

   

Virtual Bytes

   

Virtual Bytes 指处理使用的虚拟地址空间的以字节数显示的当前大小。使用虚拟地址空间不一定是指对磁盘或主内存页的相应的使用。虚拟空间是有限的,可能会限制处理加载数据库的能力。

   

Process

   

Virtual Bytes Peak

   

Virtual Bytes Peak 指在任何时间内该处理使用的虚拟地址空间字节的最大数。

   

Process

   

Working Set

   

Working Set 指这个处理的 Working Set 中的当前字节数。Working Set 是在处理中被线程最近触到的那个内存页集。如果计算机上的可用内存处于阈值以上,即使页不在使用中,也会留在一个处理的 Working Set中。当可用内存降到阈值以下,将从 Working Set 中删除页。如果需要页时,它会在离开主内存前软故障返回到 Working Set 中。

   

Process

   

Working Set Peak

   

Working Set Peak 指在任何时间这个在处理的 Working Set 的最大字节数。

 

   

一、uptime命令

这个命令可以快速查看机器的负载情况。在Linux系统中,这些数据表示等待CPU资源的进程和阻塞在不可中断IO进程(进程状态为D)的数量。这些数据可以让我们对系统资源使用有一个宏观的了解。

命令的输出分别表示1分钟、5分钟、15分钟的平均负载情况。通过这三个数据,可以了解服务器负载是在趋于紧张还是趋于缓解。如果1分钟平均负载很高,而15分钟平均负载很低,说明服务器正在命令高负载情况,需要进一步排查CPU资源都消耗在了哪里。反之,如果15分钟平均负载很高,1分钟平均负载较低,则有可能是CPU资源紧张时刻已经过去。

上面例子中的输出,可以看见最近1分钟的平均负载非常高,且远高于最近15分钟负载,因此我们需要继续排查当前系统中有什么进程消耗了大量的资源。可以通过下文将会介绍的vmstat、mpstat等命令进一步排查。

二、dmesg命令

该命令会输出系统日志的最后10行。示例中的输出,可以看见一次内核的oom kill和一次TCP丢包。这些日志可以帮助排查性能问题。千万不要忘了这一步。

三、vmstat命令

vmstat(8) 命令,每行会输出一些系统核心指标,这些指标可以让我们更详细的了解系统状态。后面跟的参数1,表示每秒输出一次统计信息,表头提示了每一列的含义,这几介绍一些和性能调优相关的列:

r:等待在CPU资源的进程数。这个数据比平均负载更加能够体现CPU负载情况,数据中不包含等待IO的进程。如果这个数值大于机器CPU核数,那么机器的CPU资源已经饱和。

free:系统可用内存数(以千字节为单位),如果剩余内存不足,也会导致系统性能问题。下文介绍到的free命令,可以更详细的了解系统内存的使用情况。

si,so:交换区写入和读取的数量。如果这个数据不为0,说明系统已经在使用交换区(swap),机器物理内存已经不足。

us, sy, id, wa, st:这些都代表了CPU时间的消耗,它们分别表示用户时间(user)、系统(内核)时间(sys)、空闲时间(idle)、IO等待时间(wait)和被偷走的时间(stolen,一般被其他虚拟机消耗)。

上述这些CPU时间,可以让我们很快了解CPU是否出于繁忙状态。一般情况下,如果用户时间和系统时间相加非常大,CPU出于忙于执行指令。如果IO等待时间很长,那么系统的瓶颈可能在磁盘IO。

示例命令的输出可以看见,大量CPU时间消耗在用户态,也就是用户应用程序消耗了CPU时间。这不一定是性能问题,需要结合r队列,一起分析。

四、mpstat命令

该命令可以显示每个CPU的占用情况,如果有一个CPU占用率特别高,那么有可能是一个单线程应用程序引起的。

五、pidstat命令

pidstat命令输出进程的CPU占用率,该命令会持续输出,并且不会覆盖之前的数据,可以方便观察系统动态。如上的输出,可以看见两个JAVA进程占用了将近1600%的CPU时间,既消耗了大约16个CPU核心的运算资源。

六、iostat命令

r/s, w/s, rkB/s, wkB/s:分别表示每秒读写次数和每秒读写数据量(千字节)。读写量过大,可能会引起性能问题。

await:IO操作的平均等待时间,单位是毫秒。这是应用程序在和磁盘交互时,需要消耗的时间,包括IO等待和实际操作的耗时。如果这个数值过大,可能是硬件设备遇到了瓶颈或者出现故障。

avgqu-sz:向设备发出的请求平均数量。如果这个数值大于1,可能是硬件设备已经饱和(部分前端硬件设备支持并行写入)。

%util:设备利用率。这个数值表示设备的繁忙程度,经验值是如果超过60,可能会影响IO性能(可以参照IO操作平均等待时间)。如果到达100%,说明硬件设备已经饱和。

如果显示的是逻辑设备的数据,那么设备利用率不代表后端实际的硬件设备已经饱和。值得注意的是,即使IO性能不理想,也不一定意味这应用程序性能会不好,可以利用诸如预读取、写缓存等策略提升应用性能。

七、free命令

free命令可以查看系统内存的使用情况,-m参数表示按照兆字节展示。最后两列分别表示用于IO缓存的内存数,和用于文件系统页缓存的内存数。需要注意的是,第二行-/+ buffers/cache,看上去缓存占用了大量内存空间。

这是Linux系统的内存使用策略,尽可能的利用内存,如果应用程序需要内存,这部分内存会立即被回收并分配给应用程序。因此,这部分内存一般也被当成是可用内存。

如果可用内存非常少,系统可能会动用交换区(如果配置了的话),这样会增加IO开销(可以在iostat命令中提现),降低系统性能。

八、sar命令

sar命令在这里可以查看网络设备的吞吐率。在排查性能问题时,可以通过网络设备的吞吐量,判断网络设备是否已经饱和。如示例输出中,eth0网卡设备,吞吐率大概在22 Mbytes/s,既176 Mbits/sec,没有达到1Gbit/sec的硬件上限。

sar命令在这里用于查看TCP连接状态,其中包括:

active/s:每秒本地发起的TCP连接数,既通过connect调用创建的TCP连接;

passive/s:每秒远程发起的TCP连接数,即通过accept调用创建的TCP连接;

retrans/s:每秒TCP重传数量;

TCP连接数可以用来判断性能问题是否由于建立了过多的连接,进一步可以判断是主动发起的连接,还是被动接受的连接。TCP重传可能是因为网络环境恶劣,或者服务器压

九、top命令

top命令包含了前面好几个命令的检查的内容。比如系统负载情况(uptime)、系统内存使用情况(free)、系统CPU使用情况(vmstat)等。因此通过这个命令,可以相对全面的查看系统负载的来源。同时,top命令支持排序,可以按照不同的列排序,方便查找出诸如内存占用最多的进程、CPU占用率最高的进程等。

但是,top命令相对于前面一些命令,输出是一个瞬间值,如果不持续盯着,可能会错过一些线索。这时可能需要暂停top命令刷新,来记录和比对数据。


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