Linux vmstat命令__Linux

vmstat是一個十分有用的Linux系統監控工具，使用vmstat命令可以得到關於進程、記憶體、記憶體分頁、堵塞IO、traps及CPU活動的資訊。

一、前言

很顯然從名字中我們就可以知道vmstat是一個查看虛擬記憶體（Virtual Memory）使用狀況的工具，但是怎樣通過vmstat來發現系統中的瓶頸呢。在回答這個問題前，還是讓我們回顧一下Linux中關於虛擬記憶體相關內容。

二、虛擬記憶體運行原理

在系統中啟動並執行每個進程都需要使用到記憶體，但不是每個進程都需要每時每刻使用系統分配的記憶體空間。當系統運行所需記憶體超過實際的實體記憶體，核心會釋放某些進程所佔用但未使用的部分或所有實體記憶體，將這部分資料儲存在磁碟上直到進程下一次調用，並將釋放出的記憶體提供給有需要的進程使用。

在Linux記憶體管理中，主要是通過“調頁Paging”和“交換Swapping”來完成上述的記憶體調度。調頁演算法是將記憶體中最近不常使用的頁面換到磁碟上，把活動頁面保留在記憶體中供進程使用。交換技術是將整個進程，而不是部分頁面，全部交換到磁碟上。

分頁(Page)寫入磁碟的過程被稱作Page-Out，分頁(Page)從磁碟重新回到記憶體的過程被稱作Page-In。當核心需要一個分頁時，但發現此分頁不在實體記憶體中(因為已經被Page-Out了)，此時就發生了分頁錯誤（Page Fault）。

當系統核心發現可運行記憶體變少時，就會通過Page-Out來釋放一部分實體記憶體。經管Page-Out不是經常發生，但是如果Page-out頻繁不斷的發生，直到當核心管理分頁的時間超過運行程式的時間時，系統效能會急劇下降。這時的系統已經運行非常慢或進入暫停狀態，這種狀態亦被稱作thrashing(顛簸)。

三、使用vmstat

1.用法

vmstat [-a] [-n] [-S unit] [delay [ count]]

vmstat [-s] [-n] [-S unit]

vmstat [-m] [-n] [delay [ count]]

vmstat [-d] [-n] [delay [ count]]

vmstat [-p disk partition] [-n] [delay [ count]]

vmstat [-f]

vmstat [-V]

-a：顯示活躍和非活躍記憶體

-f：顯示從系統啟動至今的fork數量 。引申閱讀： http://www.cnblogs.com/leoo2sk/archive/2009/12/11/talk-about-fork-in-linux.html

-m：顯示slabinfo

-n：只在開始時顯示一次各欄位名稱。

-s：顯示記憶體相關統計資訊及多種系統活動數量。

delay：重新整理時間間隔。如果不指定，只顯示一條結果。

count：重新整理次數。如果不指定重新整理次數，但指定了重新整理時間間隔，這時重新整理次數為無窮。

-d：顯示磁碟相關統計資訊。

-p：顯示指定磁碟分割統計資訊

-S：使用指定單位顯示。參數有 k 、K 、m 、M ，分別代表1000、1024、1000000、1048576位元組（byte）。預設單位為K（1024 bytes）

-V：顯示vmstat版本資訊。

vmstat命令是最常見的Linux/Unix監控工具，可以展現給定時間間隔的伺服器的狀態值,包括伺服器的CPU使用率，記憶體使用量，虛擬記憶體交換情況,IO讀寫情況。這個命令是我查看Linux/Unix最喜愛的命令，一個是Linux/Unix都支援，二是相比top，我可以看到整個機器的CPU,記憶體,IO的使用方式，而不是單單看到各個進程的CPU使用率和記憶體使用量率(使用情境不一樣)。

一般vmstat工具的使用是通過兩個數字參數來完成的，第一個參數是採樣的時間間隔數，單位是秒，第二個參數是採樣的次數，如:

root@ubuntu:~# vmstat 2 1procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu---- r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa 1  0      0 3498472 315836 3819540    0    0     0     1    2    0  0  0 100  0

2表示每個兩秒採集一次伺服器狀態，1表示只採集一次。

實際上，在應用過程中，我們會在一段時間內一直監控，不想監控直接結束vmstat就行了,例如:

root@ubuntu:~# vmstat 2  procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu---- r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa 1  0      0 3499840 315836 3819660    0    0     0     1    2    0  0  0 100  0 0  0      0 3499584 315836 3819660    0    0     0     0   88  158  0  0 100  0 0  0      0 3499708 315836 3819660    0    0     0     2   86  162  0  0 100  0 0  0      0 3499708 315836 3819660    0    0     0    10   81  151  0  0 100  0 1  0      0 3499732 315836 3819660    0    0     0     2   83  154  0  0 100  0

這表示vmstat每2秒採集資料，一直採集，直到我結束程式，這裡採集了5次資料我就結束了程式。

好了，命令介紹完畢，現在開始實戰講解每個參數的意思。

r 表示運行隊列(就是說多少個進程真的分配到CPU)，我測試的伺服器目前CPU比較空閑，沒什麼程式在跑，當這個值超過了CPU數目，就會出現CPU瓶頸了。這個也和top的負載有關係，一般負載超過了3就比較高，超過了5就高，超過了10就不正常了，伺服器的狀態很危險。top的負載類似每秒的運行隊列。如果運行隊列過大，表示你的CPU很繁忙，一般會造成CPU使用率很高。

b 表示阻塞的進程,這個不多說，進程阻塞，大家懂的。

swpd 虛擬記憶體已使用的大小，如果大於0，表示你的機器實體記憶體不足了，如果不是程式記憶體泄露的原因，那麼你該升級記憶體了或者把耗記憶體的任務遷移到其他機器。

free   閒置實體記憶體的大小，我的機器記憶體總共8G，剩餘3415M。

buff   Linux/Unix系統是用來儲存，目錄裡面有什麼內容，許可權等的緩衝，我本機大概佔用300多M

cache cache直接用來記憶我們開啟的檔案,給檔案做緩衝，我本機大概佔用300多M(這裡是Linux/Unix的聰明之處，把閒置實體記憶體的一部分拿來做檔案和目錄的緩衝，是為了提高 程式執行的效能，當程式使用記憶體時，buffer/cached會很快地被使用。)

si  每秒從磁碟讀入虛擬記憶體的大小，如果這個值大於0，表示實體記憶體不夠用或者記憶體泄露了，要尋找耗記憶體進程解決掉。我的機器記憶體充裕，一切正常。

so  每秒虛擬記憶體寫入磁碟的大小，如果這個值大於0，同上。

bi  塊裝置每秒接收的塊數量，這裡的塊裝置是指系統上所有的磁碟和其他塊裝置，預設塊大小是1024byte，我本機上沒什麼IO操作，所以一直是0，但是我曾在處理拷貝大量資料(2-3T)的機器上看過可以達到140000/s，磁碟寫入速度差不多140M每秒

bo 塊裝置每秒發送的塊數量，例如我們讀取檔案，bo就要大於0。bi和bo一般都要接近0，不然就是IO過於頻繁，需要調整。

in 每秒CPU的中斷次數，包括時間中斷

cs 每秒環境切換次數，例如我們調用系統函數，就要進行環境切換，線程的切換，也要進程環境切換，這個值要越小越好，太大了，要考慮調低線程或者進程的數目,例如在apache和nginx這種web伺服器中，我們一般做效能測試時會進行幾千並發甚至幾萬並發的測試，選擇web伺服器的進程可以由進程或者線程的峰值一直下調，壓測，直到cs到一個比較小的值，這個進程和線程數就是比較合適的值了。系統調用也是，每次調用系統函數，我們的代碼就會進入核心空間，導致環境切換，這個是很耗資源，也要盡量避免頻繁調用系統函數。環境切換次數過多表示你的CPU大部分浪費在環境切換，導致CPU幹正經事的時間少了，CPU沒有充分利用，是不可取的。

us 使用者CPU時間，我曾經在一個做加密解密很頻繁的伺服器上，可以看到us接近100,r運行隊列達到80(機器在做壓力測試，效能表現不佳)。

sy 系統CPU時間，如果太高，表示系統調用時間長，例如是IO操作頻繁。

id  空閑 CPU時間，一般來說，id + us + sy = 100,一般我認為id是空閑CPU使用率，us是使用者CPU使用率，sy是系統CPU使用率。

wt 等待IO CPU時間。

欄位說明：

Memory（記憶體）：

inact: 非活躍記憶體大小（當使用-a選項時顯示）

active: 活躍的記憶體大小（當使用-a選項時顯示）