类UNIX操作系统性能监控.pdf

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1、1 6 2福建电脑2 0 0 8 年第5 期类U N I X 操作系统性能监控李全胜，张胜光，陈燕红(新疆农业大学计算机与信息工程学院新疆鸟鲁木齐8 3 0 0 5 2)【摘要】：类U N I X 操作系统作为服务器平台被广泛使用，在日常维护中会出现性能方面的问题影响系统性能的因素有很多本文从系统的篓体负荷、内存、C P U 等方面进行了阐述，介绍了系统性能监控、蛄果分析中的一些方法和经验，为进一步的系统性能优化提供指导依据。【关键词】：U N；性能；监控实践证明U N I X 以及各种U N I X 变体操作系统是高性能、稳定可靠而又相当灵活的。世界上许多知名软件公司纷纷推出各种U N I

2、X 服务器系统及相应的应用软件。类U N I X 操作系统目前已占据了服务器市场上的绝大部分份额。类U N I X 服务器系统多种多样可用于搭建W e b 服务器，邮件服务器，D N S 服务器以及数据库服务器等。针对不同的系统以及具体的应用环境，可以对系统的性能进行监测并进行相应的调谐。系统管理员、程序员以及用户可以通过一系列的命令检查系统资源的使用情况以确定系统是否正常地运行。使用本文介绍的一些基本命令和方法用户能够很容易地理解影响系统性能的因素。并且掌握使用有关工具分析解释系统性能的方法。1、监控整个系统性能监控系统性能首先要了解整个系统的负载情况这也有助于管理员在深入研究各子系统性能之

3、前对系统的整体性能有一个认识。1 1 使用u p t l m e 命令监控系统状态使用u p t i m e 命令是监控U N I X 系统性能的简便方法。该命令显示了在一定时间问隔内系统运行队列中进程的信息。根据这些数据可以大致地分析出系统的工作负载。例如：$u p t l m ell：4 9 a mu p2 2 7d a y(s)，2 3：2 9。lu s e r,1 0 a da v e r a g e：4 3 1。4 3 6,4 3 4其中有用的信息是三个负载的平均值。4 3 1 4 3 6 和4 3 4 分别是前1 分钟、5 分钟和1 5 分钟内的平均负载值。系统管理员需要定期地运行

4、u p t i m e 命令以观察系统的平均负载值及其变化趋势。系统存在的问题往往会通过上述数据反映出来。若系统出现问题。管理员还需要进一步的调查分析。例如当系统负载增大时这意味着可能有作业被阻塞在内存和I 0 系统中这时就需要调查系统有关调页、交换和磁盘利用率的有关情况。类U N I X 系统中负载平均值为2 和3 表示轻负载，5 至6表示中等程度的负载。l O 以上为过载。当然。不同系统上轻载过载的划分界线并不尽相同。管理员可定时采样，根据实际情况确定自己系统中的划分界线。观察负载平均值的变化趋势非常重要。上例中的负载平均值几乎是恒定的。若系统出现问题，那么负载平均值会持续地下降。1 2

5、使用鼹r-q 命令监控系统性能还可以使用f l a t-q 命令来获取系统整体性能的报告m。-q选项报告平均队列长度以及队列占用时间的百分比。例如问隔3 秒采样4 次：Ss a t-q3411：5 0：2 6r u n q-s z n m o c cm 町3 q-i l g s w p o c e1 1：5 0：2 92 0l 0 001 1：5 0：3 22 o9 90 001 1：5 0：3 52 39 90 o01 1：5 0：3 82 09 90 00A v e r a g e2 19 9O 00其中各域的含义如下：r u n q-s z 表示在一定时间间隔内运行队列的长度。运行队列中

6、只包括那些在内存中处于运行就绪状态的进程而不包括那些处于睡眠或等待I O 状态的作业。m u o c c 运行队列中进程所占用的时间百分比。S W l X l-S Z 表示在一定时问间隔内交换队列的长度。s w p o c e 交换队列中进程所占用的时间百分比。当系统正常运行时，运行队列长度值应小于2。若该值一直较大则说明系统具有较重的负载并且C P U 受限。当运行队列较长并且占有1 0 0 的时间时内存和磁盘子系统可能会影响系统的性能。交换活动很少说明系统处于正常的工作状态。2、监控内存性能系统的物理内存是一定当程序运行期间需要更多的内存时系统会采用调页和交换机制来保证作业的正常运行。偶尔

7、的调页和交换是可以接受的但是频繁的调页和交换会增加I 0的负载。进而影响到内存资源的分配，降低系统运行效率。v m s t a t和8 8 1 都可以报告关于系统调页和交换的信息。2 1 使用v m s t a t 监控内存性能v m s t a t 命令可以检测出虚拟内存的统计信息而且可以显示有关进程状态、空闲和交换空间、调页、磁盘空间、C P U 负载和交换、C a c h e 刷新等方面的信息嘲。例如在3 秒间隔内进行4 次采样：v m m a t3 4k l h rm e m m y烨d i s kf a u l t se l mr b Ws w a pf r e e 坤缸p ip o

8、f rd e Fs 6s ds ds di ns y ms y i d0 0 08 0 0 1 4 3 2 1 1 2 9 82 32 8 3 13 20 0 0 0 0l1 6 6 2 2 52 9 22 437 330 0 4 2 5 9 8 6 4 7 3 3 5 1 221 8 2300 0 0 0 0 035 1 9 6 9 0 7 0 4 2 0 9 37020 04 2 6 5 6 9 67 3 8 5 4 433O30 0 0 0 0 0 0 7 1 56 4 8 9 25 0 39 2802 0 04 2 6 5 6 9 6 7 3 8 5 1 2 0l00 0 00 0 0

9、 035 3 57 5 3 3 5 剪l9 370各域的详细信息可以查询嘲手册页获得帮助。这里只介绍一些重要域的含义：k l l 表示处于下面各状态的进程数目：r 运行队列；b 被阻塞、等待资源；W 被交换、等待处理资源。m e m o r y 报告虚拟和实际内存使用情况；s w a p 当前可用交换分区大小；f r e e 空闲表的大小。p a g e 报告在某一间隔以及1 秒内页故障和调页的活动情况。p i 调人字节数，以k 字节为单位；p o 调出字节数。以k 字节为单位。矗空闲字节数以k 字节为单位；d e 预计短期内缺少的内存。C P Uc P U 使用时间。从上述各域中能够发现一些

10、与系统性能有关的信息其中p o 和w 域较为重要。当使用呻选项时。8 0 域最为重要。这些域反映了调页和交换的时问。当w 为非零值且的值一直较高时，这说明系统有严重的内存问题。万方数据2 0 0 8 年第5 期福建电脑1 6 3另外。比较C P U 的空闲时间i d、系统时同毒y 和用户时问l i b可以分析系统工作负载的组成。当系统工作负载增加时，C P U 的用户时间会占较大比例同时空闲时问将随着负载的增加而下降。在负载较重时，空闲时间可能降为0。若r 的值大于系统中可用C P U 个数的4 倍则系统存在C P U 的问题。系统中有较多的进程在等待C P t l。造成系统运行过慢。若C P

11、 U 空闲时间i d 持续为0，并且系统时间s y 是用户时间I l l s 的2 倍则系统面临着C P U 资源的短缺1 4 1。需要说明的是。v m t t a t 命令的第一行没有具体意义。观察统计时应从第二行开始。2 2 使用8 a i r w 翠监控内存性能使用粕r-w F 命令可以显示大部分系统对内存资源使用的情况。W 选项报告系统交换活动情况，1 选项报告换页活动情况-r 选项报告未使用的内存页和磁盘块的情况。在3 秒间隔内进行4 次采样如下所示：S8 盯w 蓼-or e p34l1：5 8：2 5S w l D i l d 8b s w i n ss w p o t sI 皓w

12、 o t sp s w e l d sp g o u t sp p g o u t sp g f r e e t sp g s e a n s u f,i p fl j e e m e mf r e e s w a pl1：5 8：2 80 0 00 00 0 00 04 1 5O 3 30 3 30 0 0O 0 0O 0 09 9 8 8 98 6 0 6 5 2 7A v e r a g e0 0 00 00 0 00 03 9 4A v e r a g e0 2 50 2 50 0 00 0 00 0 0A v e r a g e1 0 0 1 3 58 6 2 7 8 8 3其中主要

13、域的含义为：8 w p o t s 每妙从内存到交换区传输的交数，该值大于l 时，说明系统需要安装更多的内存。b s w o t s 每妙换出内存数据块的次数。l 强w e h s 每妙内进程切换的次数。a t e h s 每妙页面故障次数。p 加以每妙文件系统请求将页面调入内存的次数。p p g i n s每妙调入内存的页面数目。p g o u t s 每妙文件系统请求将页面调出内存的次数。p p g o u t s每妙调出页面的数目。根据上述返回信息，检查换出内存的页面数。看看页面换出是否经常发生。地址变换是否具有较高的出错率，换出内存的次数是否较高。有以上情况发生时。说明系统存在着内存问

14、题。一两次的报告只能反映系统某些暂时的性能因此系统管理员在诊断系统性能时可以进行多次采样。上例中。使用-o 选项将返回结果以二进制格式保存到了当前目录下的r e p 文件中这有助于将来对结果进行查询分析。3、监控磁盘系统性能3 1 使用i o s t,t i t 命令监控磁盘性能i o s t a t 命令用来检查磁盘的输入输出。并产生吞吐量、利用率、队列长度、传输率以及服务时间等报告例如间隔3 秒采样4 次：i t a t3 4n yi d 6u d Os s d!d 2c 胛t i n l o u t 呐t p Mk 芦t p|岫咿k p t p _ I l l s 町硼i d00 000

15、0 070 021 4ll l2 230 7 507 80000 000000009 55 0 002 70 000 000003 01 2 9 46 0 002 70 000 000000009 37 0 0命令执行后会显示有关终端(t r y)、磁盘(f d 和矗d)以及C P I J 的统计信息。对于磁盘i o s t a t 显示域的含义为：b p s 每秒传送块数；t 瑚每妙传输的次数；8 e l V 平均服务时间。b p 6 域表示磁盘传输的速度，t p 8 域表示每秒发送到物理磁盘上传输的个数(I O 请求的个数)。一次传输可以由多个逻辑上的请求构成。r v 域显示了I O 系统

16、对每次传输的平均服务时间。3 2 使用8 a i r-d 命令监控磁盘性能B a i t-d 命令报告了系统磁盘I，0 活动情况如问隔3 秒采样4 次：S f l a t-d3 41 9：0 6：0 5d e v i c eb u s ya v q u er+w sb l k s sa v w a i ta V 8 e l t V1 9：0 6 0 8n f s l00 o000 00 0s d 600 0000 00 0s s d O00 0000 00 0s s d O c00 0000 00 0s s d O，h00 0000 00 0其中主要域的含义为：b u s y 磁盘忙所占时间百

17、分比。a v q u e 在指定间隔内。平均处理的请求个数。a v w a i t 每个请求在队列中等待的平均时问。a v r v 每次传输所使用时间(包括寻道延迟、旋转延迟和数据传输时间)的平均值。上例中显示出系统的负载很轻。因为b u s y、队列长度和等待时问的值都很小。另外。使用s 盯-d 命令做出一些判断之前，最好配合使用v m s t a t 命令。如果系统内存有问题也会引起I O的性能问题，这时应先解决内存问题。4、监控网络性能网络问题是影响系统性能的问题之一使用n e t s t a t i 命令可以监控网络的性能并且可以报告一些网络内部的信息【3】。如下例：Sn e t s

18、t a t-iN a m el V l t uN e t D e s tA d d r e s sI p k t sI e r r sO p k t sO e r r sC o l l i sQ u e u e1 0 08 2 3 2l o o p b a e kl o c a l h 0 6 t2 2 9 6 1 4 602 2 9 6 1 4 6000e r i O1 5 0 0w w w删7 6 7 6 4 3 7 3 906 5 1 8 8 2 4 1 34 8 400其中主要域的含义是：b l t u 最大传输单元或是接I：1 支持的包的最大值。I p 地最近一次引导后。系统接收包的

19、个数。I e r r s 最近一次引导后。系统接收时出错次数，该值与I p k t s相比。应十分小。否则说明出现了网络故障。O l】k t s 最近一次引导后，系统发送包的个数。O e r r s 最近一次引导后。系统发送时出错次数。C o l l i s 检测到的冲突次数该值不应超过O p k t s 的5 到1 0。否则说明网络中碰撞太多。影响了其带宽。若怀疑网络出现问题时可多次执行该命令正常时I p k t s 和O p k t s 的值应持续增加若I p k t s 增加而O p k t s 不变则说明服务器没有响应其他客户机的请求。若l 讪她不变化，说明服务器根本就没从网络上接收数

20、据。使用n e l s l a t 命令还可以检查网络的负载的情况：n e t l f l a t n他I P“l,o e l lA d d r e R e n l m t e d d f e S w i mS e a-QR w i n de,e c,-Qs 组把 r _ 8 08 0-_ m 8 0W W W 8 02 2 2 1 6 9 2 8 1 3 4 5 3 4 0 36 5 3 5 304 9 3 6 80 兀N-W n?2 2 2 8 2 2 1 1 5 8 1 4 3 9 搠7 604 9 6 4 00F I N _ W A I r r _ 22 2 2 2 5 2 3 7 1

21、 7 3 1 7：3 26 4 9 4 60 4 9 6 4 001 1 M E _ W L r r1 2 3 5 1 撕够5 9 2 盯2 5 4 1 1 24 3 1 9 5 0 4 0 00E 弧-E l-万方数据1 6 4福建电脑2 0 0 8 年第5 期其中S e n d-Q 比较重要它反映了发送包队列的长度。若S e n d-Q 的值十分大并且在某些连接上还在不断增加则说明网络出现了故障。若怀疑因为物理故障而导致网络问题网络工程师可以使用诊断设备定位故障并排除。若是因为网络太忙而导致冲突、超时和重发次数的增加。就需要重新划分网络负载，然后通过提高子网的性能来提高整个网络的性能。5

22、监控C P U 性能除文中前面介绍的8 a t-q、v m s t a t 命令可以检测C P U 的负载外。w-U 命令也可以简便迅速地报告系统的整体性能，一U 选项将报告C P U 的性能【1】。C P U 状态分为忙和空闲，当C P U 忙时可能正在执行用户态的程序也可能在内核态下运行。当C P U 空闲时不是在等待I 0 就是在空转。$B a r-u3 41 7：1 0：4 0u s rs y sw i o i d l e1 7：1 0：4 3。9 37001 7：1 0：4 69 l9001 7：1 0：4 99 01 0001 7：1 0：5 29 4600A v e r a g

23、e9 2800其中各域的含义为：u s rC P U 在用户态下执行所占的时间百分比。s y sC P U 在内核态下执行所占时问百分比。w i oC P U 等待I 0 所占时间的百分比。若该值很高。则需要检查l，o 子系统的效率。i d l eC P U 空闲所占时间的百分比。若该值较高，而系统负载又很重，则可能是内存或I O 系统有问题。多数用户都希望在负载条件下。i d l e 值为0，因为这样最大地发挥了C P U 的处理能力。其实。若i d l e 的值很小甚至为0时。则意味着C P U 的处理能力已经最大限度的使用而不能满足用户对C P U 处理能力的进一步要求了。此时应该考虑升

24、级系统的C P U。若C P U 的空闲时间较多。那么升级C P U 对提高系统的性能就没有太大的帮助。6、结语系统资源的分配和使用在一段时问内可能较为合理。一段时间之后，因为多种因素系统或部分可能处于超负荷运行状态。因此。必须监视、审计每一个环节中系统资源是否合理的使用和分配并进行必要的调整与优化。系统性能管理是一项长期的工作。应将其作为日常系统管理工作的一部分。以保证系统稳定、高效运行。文中介绍的工具与命令并非适用于所有的U N 变体。但根本的原则与思路却是一致的。用户还可以使用第三方的工具进行系统性能监视与调整。参考文献：1 董刚棱心参敖灵运行效秉活一兼论基于U N I X 的优化策略明

25、华南金融电脑。2 0 0 5(1)：1 0 5-1 0 72 邱晓理，U N I X 操作系统运行性能监控工具的应用田华南金融电脑2 0 0 3(12)：4 5 4 73 边建军胡晚辉S o h r i s 应用系统性能的优化叨信息技术与信息化，2 0 0 4(6)：5 7-5 94 v m s t a t 的应用详解f o L l C h i m U n i x 精年文章2 0 0 7-0 7-2 9 A v a i l a b l e：h u p：b b s c h i n a u n i x n e t v i e w t h r e a d p h p h i d=8 8 2 3 0

26、2_ _ _ 叫卜叫_+二+_ _ H+呻+_ _ 叶+_+H H-_ 卜-+_ _+_ _ _-+-+呻+-H _ 呻斗斗+-+州H _ 一-+一(上接第1 5 3 页)对于和发件人合法性相关的这两种阻止却放在了D A l I A 指令后(邮件发送结束前)。这绝对不是程序作者的疏忽，而是有意让垃圾邮件先进入服务器。这样即使对垃圾邮件误判，在紧急情况下收件人也可以通过系统管理员在服务器上找回被拒收的邮件而不必让发件人重新发送。因此我们不难得出结论：只要配置得当。A S S P 对于常见垃圾邮件的防御是基本有效的。参考文献：1 中国王联网络信息中心2 0 0 7 年1 月。2 A n t i S

27、 p*mS M T Pt-哪h t=t p：a s s p s o l l r c c 岛r g e n e t 3 h I I lH o 伍n m 气J n l i c i t e dB 1 1 l l【E I T 血：D e f i n i f i o ma n dP r o b l e m 。I n-t e r n e tM a i lC o n s o r t i u mRe p o r t：U B E D E F。I M C K-0 0 4(O 渤b e r5 1 9 9 7)4 S e t hG o d i n,”P e r m i s s i o nM a r k e t i n

28、 g：T u r n i n gS t r a n g e r sI n t oF r i e n&A n dF f i e n d sI n t oC u q o m e n”S i m o n&S c h m t e r(1 9 9 9)5 M o c k a p e t r i s P。D o m a i nl l g l m e$一i m p l e m e n t a t i o na n ds p e c i f i c a t i o n 。S T D1 3 R F C1 0 3 5(N o v e m b e r1 9 8 7)6 T o t,a n o n y m i t y

29、o n l i n e，h t t p s：t o r e 正o r g 7 C 4 o c k e l D。”S t a n d a r df o r t h eF o r m a to fA R IAI n t e r n e tT e x tM e m o ，S T D11 R 县C8 2 2(A u g u s t,1 9 8 2)8 P m t e l。J。S i m p l eM a l lT n n 娟e rP r o t o c o l ，S T D1 0。R J c8 2 1。U S C I n-f o r m a t i o nS c i e n c e sI m 6 t

30、u c e(A u g u s t1 9 8 2)9 中国反垃圾邮件联盟(C A S A)h t t p：a n t i-s p a m-o r f r o n-_ _ _ _ _ _-一-_ _ _ 一_-+-+_ 一H 卜_-H _ _ _ _-+-_ _ 卜-斗呻-一H H-一_-+-叫-_ _ 一H-_ _ 叫_ _ _ _ _-呻-一(上接第1 5 6 页)密通讯的全球化标准。由于S S L 技术已建立到所有主要的浏览器和W E B 服务器程序中，因此，仅需安装数字证书。或服务器证书就可以激活服务器功能了。参考文献：1 羽海龙P I G 置可信电子篓名系境的研究博士学位论文蠢京航空航

31、天大学2 0 0 3 年5 月2 侯秀筹基于X M L 的电子病历摹境的研宽焉士学位论文古辣大学2 0 0 3 年5 月3 牟重复字薹名在电子曩历系统中的应用研究和实瑰硕士季住论文中固人民解放军军医进修学虎2 0 0 5 年5 月4 李麓基于1 2 E E 的平衡线索二叉哈希树证4 s 擞消系统设计与实现硕士学位论文西南变通大学2 0 0 4 年9 月5 甘玲罔蝽安全棱心技术P I O 的研究与实现项士学位论文四川大学2 0 0 3 年4 月6 胨教佳基于P I G 技术的罔络安全平台设计与实现硕士学住论文武最理工大学2 0 0 6 年5 月7 王坤李建鬻培誊一蓐安全协议研究田计算机工程与应用

32、,2 0 0 2，8 原仓月柳重墨。张其4-一种电子病历乐境的安全化方素m 计算机工程,2 0 0 4。万方数据类UNIX操作系统性能监控类UNIX操作系统性能监控作者：李全胜，张胜光，陈燕红作者单位：新疆农业大学计算机与信息工程学院,新疆,乌鲁木齐,830052刊名：福建电脑英文刊名：FUJIAN COMPUTER年，卷(期)：2008,24(5)参考文献(4条)参考文献(4条)1.vmstat的应用详解 20072.边建军;胡晓辉 Solaris应用系统性能的优化期刊论文-信息技术与信息化 2004(06)3.邱晓理 UNIX操作系统运行性能监控工具的应用期刊论文-华南金融电脑 2003(12)4.董刚 核心参敖灵运行效秉活-兼论基于UNIX的优化策略期刊论文-华南金融电脑 2005(01)本文链接：http:/