系统资源与性能

• 系统资源与性能
  • CPU
  • 内存
  • I/O

CPU

• 基本概念
• 定界定位思路
• 常用CPU性能分析工具

基本概念

中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）是计算机的主要设备之一，其功能是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

1. 物理核：可以真实看到的CPU核，有独立的电路元件以及L1、L2缓存，可以独立地执行指令。一个CPU可以有多个物理核。
2. 逻辑核：在同一个物理核内，逻辑层面上存在的核。一般一个物理核对应一个线程，但是如果开启了超线程，当超线程数量为n时，一个物理核可以分成n个逻辑核。
   可以通过lscpu命令查看服务器中有多少个CPU，每个CPU中有几个物理核，以及每个CPU有几个逻辑核。

定界定位思路

常用CPU性能分析工具

1. uptime：可用于打印系统平均负载，通过查看最后三个数字，可以判断平均负载的变化趋势。
   平均负载大于CPU数量时表示CPU不足以服务线程，部分线程在等待；平均负载小于CPU数量，代表当前还有余量。

2. vmstat：可以动态地了解系统资源的使用情况，以及查看系统中是哪一个环节最占用系统资源。
   通过vmstat -h命令可以查看命令详解参数。
   例如：

#使用vmstat进行监测，每隔1秒刷新一次
vmstat 1

在命令的输出信息中，各字段所代表的含义如下：

3. sar：可用于分析系统性能，可以用来观察当前的活动以及配置，用以归档和报告历史统计信息。
   例如：

# 安装sysstat
yum install -y sysstat

# 查看系统CPU的整体负载情况，每3秒统计一次，共统计5次
sar -u 3 5

在命令的输出信息中，各字段所代表的含义如下：

4. ps：可用于查看正在运行的进程。

# 查看系统中所有的进程，以及查看进程的父进程的 PID 和进程优先级
ps -le

# 查看当前shell产生的进程
ps -l

5. top：可以动态地持续监听进程的运行状态，显示最消耗CPU的进程。

top

内存

• 基本概念
• 定位定界思路
• 常用内存分析工具/方式

基本概念

内存是计算机的重要组成部件，用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬件等外部存储器交换的数据。特别地，非统一内存访问架构（non-uniform memory access，简称NUMA）是一种为多处理器的电脑设计的内存架构，内存访问时间取决于内存相对于处理器的位置。在NUMA下，处理器访问本地内存的速度比非本地内存速度（内存位于另一个处理器，或者是处理器之间共享的内存）快。

定位定界思路

常用内存分析工具/方式

1. free：可用于显示系统内存状态。
   例如：

# 显示系统内存状态，以MB单位显示
free -m

在命令的输出信息中，各字段所代表的含义如下：

2. vmstat：可以动态地监控系统内存，查看系统内存的使用情况。

例如：

# 监测系统内存，显示活跃和非活跃内存
vmstat -a

在命令的输出信息中，与内存相关的memory字段所代表的含义如下：

3. sar：可用于监控系统的内存使用情况。

例如：

# 系统内存在采样时间内的使用情况，每2秒统计一次，统计 3 次
sar -r 2 3

在命令的输出信息中，各字段所代表的含义如下：

4. numactl：可用于查看NUMA节点配置和状态。

例如：

# 查看当前的NUMA配置
numactl -H

服务器共划分为1个NUMA节点。每个节点包含4个CPU core，每个节点的内存大小约为6GB。
同时，该命令还给出了不同节点间的距离，距离越远，跨NUMA内存访问的延时越大。应用程序运行时应减少跨NUMA访问内存。

numastat：可用于观察各个NUMA节点的状态

# 观察NUMA节点的状态
numastat

numastat命令输出字段及其含义如下：

I/O

• 基本概念
• 定位定界思路
• 常用I/O性能分析工具

基本概念

I/O表示输入（Input）/输出（Output），输入指系统接收信号或数据的操作，输出指从系统发出信号或数据的操作。对于CPU 和主存储器的组合，任何信息传入或传出 CPU/内存组合，就会被认为是 I/O。

定位定界思路

常用I/O性能分析工具

1. iostat：可以汇报所有在线磁盘的统计信息。

例如：

# 详细显示磁盘信息，以KB为单位显示，以100秒为周期统计（命令本身不会主动停止，需要执行Ctrl+C手动停止）
iostat -d -k -x 100

# 详细显示磁盘信息，以KB为单位显示，以1秒为周期统计，总共统计100s
iostat -d -k -x 1 100

在命令的输出信息中，各字段所代表的含义如下：

2. sar：可用于查看系统磁盘的读写性能。

例如：

# 显示系统所有硬盘设备在采样时间内的使用状态，每3秒统计一次，统计5次
sar -d 3 5

在命令的输出信息中，各字段所代表的含义如下：

3. vmstat

# 使用vmstat进行监测，报告磁盘相关统计信息
vmstat -d

在命令的输出信息中，各字段所代表的含义如下：