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1、1,南非蚂蚁2009年6月21日,Linux服务器性能评估与优化,个人简介,高俊峰,网名:南非蚂蚁IXPUB“存储设备与容灾技术”及“Linux与开源世界”版主。喜欢oracle和 Unix/Linux技术,平时主要活动在ITPUB.netIXPUB.netChinaU等大型技术社区,一直致力与oracle数据库Unix/Linux操作系统管理优化领域,现在主要从事oracle数据库管理和项目规划设计工作,擅长oracle数据库的备份恢复,性能调优,对Unix/Linux集群应用也有一定的研究。通过如下方式可以联系到我:MSN:,2,影响Linux性能的因素系统性能评估标准系统性能分析工具性能
2、评估与优化过程Oracle在Linux下的性能优化,Linux服务器性能管理与优化,CPU内存磁盘I/O带宽网络I/O带宽,4,一 影响Linux服务器性能的因素,操作系统级,程序应用级,二 系统性能评估标准,5,5,其中:%user:表示CPU处在用户模式下的时间百分比。%sys:表示CPU处在系统模式下的时间百分比。%iowait:表示CPU等待输入输出完成时间的百分比。swap in:即si,表示虚拟内存的页导入,即从SWAP DISK交换到RAMswap out:即so,表示虚拟内存的页导出,即从RAM交换到SWAP DISK。,三 系统性能分析工具,Vmstat、sar、iostat
3、、netstat、free、ps、top等,常用系统命令,常用组合方式,用vmstat、sar、iostat检测是否是CPU瓶颈 用free、vmstat检测是否是内存瓶颈 用iostat检测是否是磁盘I/O瓶颈 用netstat检测是否是网络带宽瓶颈,7,四 Linux性能评估与优化,1:系统整体性能评估(uptime命令),rootweb1#uptime16:38:00 up 118 days,3:01,5 users,load average:1.22,1.02,0.91 这里需要注意的是:load average这个输出值,这三个值的大小一般不能大于系统CPU的个数,例如,本输出中系统
4、有8个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,倒不用担心,一般不会影响系统性能。相反,如果load average的输出值小于CPU的个数,则表示CPU还有空闲的时间片,比如本例中的输出,CPU是非常空闲的。,(1)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,这里我们主要用它来看CPU一个负载情况。下面是vmstat命令在某个系统的输出结果:rootnode1#vmstat 2 3procs-memory-swap-io-system-cpu-r b swpd fr
5、ee buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st 0 0 0 162240 8304 67032 0 0 13 21 1007 23 0 1 98 0 0 0 0 0 162240 8304 67032 0 0 1 0 1010 20 0 1 100 0 0 0 0 0 162240 8304 67032 0 0 1 1 1009 18 0 1 99 0 0Procsr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。Cpuus列显
6、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。根据经验,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。,2:cpu性能评估,(2)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。下面是sar命令对某个系统的CPU统计输出:rootwebserver#sa
7、r-u 3 5Linux 2.6.9-42.ELsmp(webserver)11/28/2008 _i686_(8 CPU)11:41:24 AM CPU%user%nice%system%iowait%steal%idle11:41:27 AM all 0.88 0.00 0.29 0.00 0.00 98.8311:41:30 AM all 0.13 0.00 0.17 0.21 0.00 99.5011:41:33 AM all 0.04 0.00 0.04 0.00 0.00 99.9211:41:36 AM all 90.08 0.00 0.13 0.16 0.00 9.6311:4
8、1:39 AM all 0.38 0.00 0.17 0.04 0.00 99.41Average:all 0.34 0.00 0.16 0.05 0.00 99.45对上面每项的输出解释如下:%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%steal列显示了在内存相对紧张的环境下pagein强制对不同的页面进行的steal操作。%idle列显示了CPU处在空闲状态的时间百分比。,你是否遇到过系统CPU整体利用率不高,而应用
9、缓慢的现象?在一个多CPU的系统中,如果程序使用了单线程,会出现这么一个现象,CPU的整体使用率不高,但是系统应用却响应缓慢,这可能是由于程序使用单线程的原因,单线程只使用一个CPU,导致这个CPU占用率为100%,无法处理其它请求,而其它的CPU却闲置,这就导致了整体CPU使用率不高,而应用缓慢现象的发生。,问题?,(1)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,看下面的一个输出:rootwebserver#free-m total used free shared buffers cachedMem:8111 7185 926 0 243 6299-/+bu
10、ffers/cache:643 7468Swap:8189 0 8189 一般有这样一个经验公式:应用程序可用内存/系统物理内存70%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20%时,表示系统内存资源紧缺,需要增加系统内存,20%应用程序可用内存/系统物理内存70%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。,3:内存性能评估,(2)利用vmstat命令监控内存,rootnode1#vmstat 2 3procs-memory-swap-io-system-cpu-r b swpd free buff cache si so bi bo in
11、 cs us sy id wa st 0 0 0 162240 8304 67032 0 0 13 21 1007 23 0 1 98 0 0 0 0 0 162240 8304 67032 0 0 1 0 1010 20 0 1 100 0 0 0 0 0 162240 8304 67032 0 0 1 1 1009 18 0 1 99 0 0memoryswpd列表示切换到内存交换区的内存数量(以k为单位)。如果swpd的值不为0,或者比较大,只要si、so的值长期为0,这种情况下一般不用担心,不会影响系统性能。free列表示当前空闲的物理内存数量(以k为单位)buff列表示buffers
12、 cache的内存数量,一般对块设备的读写才需要缓冲。cache列表示page cached的内存数量,一般作为文件系统cached,频繁访问的文件都会被cached,如果cache值较大,说明cached的文件数较多,如果此时IO中bi比较小,说明文件系统效率比较好。swapsi列表示由磁盘调入内存,也就是内存进入内存交换区的数量。so列表示由内存调入磁盘,也就是内存交换区进入内存的数量。一般情况下,si、so的值都为0,如果si、so的值长期不为0,则表示系统内存不足。需要增加系统内存。,(1)磁盘存储基础 熟悉RAID存储方式,可以根据应用的不同,选择不同的RAID方式。尽可能用内存的读
13、写代替直接磁盘I/O,使频繁访问的文件或数据放入内存中进行操作处理,因为内存读写操作比直接磁盘读写的效率要高千倍。将经常进行读写的文件与长期不变的文件独立出来,分别放置到不同的磁盘设备上。对于写操作频繁的数据,可以考虑使用裸设备代替文件系统。使用裸设备的优点有:数据可以直接读写,不需要经过操作系统级的缓存,节省了内存资源,避免了内存资源争用。避免了文件系统级的维护开销,比如文件系统需要维护超级块、I-node等。避免了操作系统的cache预读功能,减少了I/O请求。使用裸设备的缺点是:数据管理、空间管理不灵活,需要很专业的人来操作。,4:磁盘I/O性能评估,14,(2)利用iostat评估磁盘
14、性能rootwebserver#iostat-d 2 3Linux 2.6.9-42.ELsmp(webserver)12/01/2008 _i686_(8 CPU)Device:tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtnsda 1.87 2.58 114.12 6479462 286537372Device:tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtnsda 0.00 0.00 0.00 0 0Device:tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtnsda 1.0
15、0 0.00 12.00 0 24对上面每项的输出解释如下: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。对于这两个选项的值没有一个固定的大小,根据系统应用的不同,会有不同的值,但是有一个规则还是可以遵循的:长期的、超
16、大的数据读写,肯定是不正常的,这种情况一定会影响系统性能。,15,(3)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,请看下面的一个输出:rootwebserver#sar-d 2 3Linux 2.6.9-42.ELsmp(webserver)11/30/2008 _i686_(8 CPU)11:09:33 PM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm%util11:09:35 PM dev8-0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.0011:
17、09:35 PM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm%util11:09:37 PM dev8-0 1.00 0.00 12.00 12.00 0.00 0.00 0.00 0.0011:09:37 PM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm%util11:09:39 PM dev8-0 1.99 0.00 47.76 24.00 0.00 0.50 0.25 0.05Average:DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq
18、-sz avgqu-sz await svctm%utilAverage:dev8-0 1.00 0.00 19.97 20.00 0.00 0.33 0.17 0.02 需要关注的几个参数含义: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。,16,(3)利用sar评估磁盘性能对以磁盘IO性能,一般有如下评判标准: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
19、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,(1)通过ping命令检测网
20、络的连通性(2)通过netstat i组合检测网络接口状况(3)通过netstat r组合检测系统的路由表信息(4)通过sar n组合显示系统的网络运行状态,五 Oracle在Linux下的性能优化,Oracle数据库内存参数的优化与oracle相关的系统内核参数SGA、PGA参数设置Oracle下磁盘存储性能优化文件系统的选择(ext2/ext3、xfs、ocfs2)Oracle ASM存储,1)物理内存多大2)操作系统估计需要使用多少内存3)数据库是使用文件系统还是裸设备4)有多少并发连接5)应用是OLTP 类型还是OLAP 类型,1:优化oracle参数之前需要了解的情况,2:Oracl
21、e数据库内存参数的优化,(1)系统内核参数修改/etc/sysctl.conf 这个文件,加入以下的语句:kernel.shmmax=2147483648kernel.shmmni=4096kernel.shmall=2097152kernel.sem=250 32000 100 128fs.file-max=65536net.ipv4.ip_local_port_range=1024 65000参数依次为:Kernel.shmmax:共享内存段的最大尺寸(以字节为单位)。Kernel.shmmni:系统中共享内存段的最大数量。Kernel.shmall:共享内存总量,以页为单位。fs.fil
22、e-max:文件句柄数,表示在Linux系统中可以打开的文件数量。:应用程序可使用的IPv4端口范围。,需要注意的几个参数,关于Kernel.shmmaxOracle SGA 由共享内存组成,如果错误设置 SHMMAX可能会限制SGA 的大小,SHMMAX设置不足可能会导致以下问题:ORA-27123:unable to attach to shared memory segment,如果该参数设置小于Oracle SGA设置,那么SGA就会被分配多个共享内存段。这在繁忙的系统中可能成为性能负担,带来系统问题。Oracle建议Kernel.shmmax最好大于sga,以让oracle共享内存区
23、SGA在一个共享内存段中,从而提高性能。关于Kernel.shmall 表示系统共享内存总大小,以页为单位。一个32位的Linux系统,8G的内存,可以设置kernel.shmall=2097152,即为:2097152*4k/1024/1024=8G 就是说可用共享内存一共 8G,这里的4K是32位操作系统一页的大小,即4096字节。关于Kernel.shmmni 表示系统中共享内存段的最大数量。系统默认是4096,一般无需修改,在SUN OS下还有Kernel.shmmin参数,表示共享内存段最小尺寸,勿要混肴!,(2)SGA、PAG参数设置,Oracle在内存管理方面的改进Oracle
24、9i通过参数PGA_AGGREGATE_TARGET参数实现PGA自动管理Oracle 10g通过参数SGA_TARGET参数实现了SGA的自动管理,Oracle 11g实现了数据库所有内存块的全自动化管理,使得动态管理SGA和PGA成为现实。自动内存管理的两个参数:MEMORY_TARGET:表示整个ORACLE实例所能使用的内存大小,包括PGA和SGA的整体大小,即这个参数是动态的,可以动态控制SGA和PGA的大小。MEMORY_MAX_TARGET:这个参数定义了MEMORY_TARGET最大可以达到而不用重启实例的值,如果没有设置MEMORY_MAX_TARGET值,默认等于MEMOR
25、Y_TARGET的值。使用动态内存管理时,SGA_TARGET和PGA_AGGREGATE_TARGET代表它们各自内存区域的最小设置,要让Oracle完全控制内存管理,这两个参数应该设置为0。,B.Oracle五种内存管理方式,自动内存管理,即AMM(Automatic Memory Management)自动共享内存管理,即ASMM(Automatic Shared Memory Management)手动共享内存管理 自动PGA管理 手动PGA管理,自动内存管理(AMM),默认安装oracle11g的实例就是AMM方式。通过如下查看:示例如下:SQL show parameters ta
26、rget NAME TYPE VALUE-archive_lag_target integer 0db_flashback_retention_target integer 1860fast_start_io_target integer 0fast_start_mttr_target integer 0memory_max_target big integer 1400Mmemory_target big integer 1400Mpga_aggregate_target big integer 0sga_target big integer 0 注意:如果初始化参数 LOCK_SGA tr
27、ue,则 AMM 是不可用的。,自动共享内存管理,自动共享内存管理是oracle10g引进的,如果要使用自动共享内存管理,只需设置MEMORY_TARGET=0,然后显式指定SGA_TARGET即可。示例如下:SQL alter system set memory_target=0 scope=both;System altered.SQL alter system set sga_target=1024m scope=both;System altered.SQL,手工共享内存管理,Oracle9i以及以前版本,只能手工设置共享内存管理,如果要使用手动共享内存管理,首先需要设置SGA_TAR
28、GET 与 MEMORY_TARGET为0。SGA包含主要参数有:share_pool_size:共享池大小,建议300-500M之间。Log_buffer:日志缓冲区大小,建议1-3M之间。Large_pool_size:大缓冲池大小,非MTS系统,建议在20-30M之间。Java_pool_size:java池大小,没有java应用时,建议10-20M之间。db_cache_size:数据缓冲区大小,根据可使用内存大小,尽可能大。,自动PAG管理,Oracle9i版本引入了自动PGA管理,如果使用的是AMM管理方式,则无需担心PGA的配置,但是如果对对AMM管理不放心的话,可以设置自动PG
29、A管理,设置WORKAREA_SIZE_POLICY AUTO然后指定PGA_AGGREGATE_TARGET大小即可。,,手动PAG管理,如果要做到精确的控制PGA,还可以设置手动管理PGA,设置WORKAREA_SIZE_POLICY=manual 然后分别指定PGA相关参数即可:PGA相关参数有:SORT_AREA_SIZESORT_AREA_RETAINED_SIZE,,3:Oracle下磁盘存储性能优化,选择文件系统存取数据文件系统的选择单一文件系统(ext2、ext3、xfs等)集群文件系统(gfs、ocfs2)文件系统存储优缺点:优点:管理维护方便。缺点:数据读写要经过操作系统级的缓存,效率不是很高。ASM(Automatic Storage Management)ASM优点:数据可直接读写,无需经过操作系统存取效率很高,读写效率与直接的原始设备基本相同。Oracle提供了专门的管理和维护工具,谢谢大家,29,