Linux的几个子系统

系统调优，就是找出操作系统的瓶颈，并且优化操作系统去减少这些瓶颈。单单靠调整内核的一些参数并不能从根本上解决问题。Linux系统的性能是和几个子系统相关的。这些子系统包括以下四个方面：

1、CPU；

2、内存使用情况；

3、I/O情况；

4、网络状态；

这些子系统的性能互相依赖，其中任意一个高利用率都会很容易引起其他子系统的问题，例如以下几种情形：

大量的页面IO写入请求会塞满内存的读写队列；

高达Gbit的数据通过千兆以太网会耗尽CPU；

CPU在试图保持空闲内存队列的时，会被耗尽；

大量的来自于内存的磁盘写请求会耗尽CPU和IO通道。

为了调优Linux系统，出现系统瓶颈的位置必须找到。有时候发现可能是一个子系统引起这个问题，但是也有可能导致其他子系统过载。

在寻找瓶颈之前必须理解系统的行为分析，一般任何系统的应用程序栈都分为两种：

IO范围：

此类应用程序一般大量使用内存和潜在的存储系统。这是由于此类程序一般在处理大量的数据，这类程序一般不需要大量的CPU或者网络（除了存储设备是给予网路的，比如分布式文件系统），此类程序使用CPU资源发起IO请求，然后CPU进入休眠状态。我们实际见到的数据库程序通常被认为是此类程序。

CPU范围：

此类程序需要大量使用CPU资源。此类程序需要CPU做大量的批处理和数学运算。高吞吐量的Web服务器、邮件服务器，任何一种和服务器相关的程序都被认为是属于CPU类的应用程序。

系统的利用率由系统管理员的期望与系统的特点决定。了解系统的性能好坏就要去了解期望系统是怎样的。这就需要为参数建立基线用以衡量。统计数据必须给予系统可接受的性能，所以可以和其不可接受的性能相比较。为了说明这一点，举个下面的例子（使用vmstat，一秒钟打印一次系统负载情况）说明：

第一台机器满足基线条件，可以看到最后一个参数id，代表cpu的空闲时间，cpu空闲时间保持在72%~100%。

# vmstat 1
procs         memory            swap   io   system    cpu
r b   swpd   free   buff  cache si so bi bo in cs   us sy wa id
1 0   138592 17932 126272 214244 0 0  1  18 109 19  2  1  1  96
0 0   138592 17932 126272 214244 0 0  0   0 105 46  0  1  0  99
0 0   138592 17932 126272 214244 0 0  0   0 198 62  40 14 0  45
0 0   138592 17932 126272 214244 0 0  0   0 117 49  0  0  0  100
0 0   138592 17924 126272 214244 0 0  0  176 220 938 3 4 13  80
0 0   138592 17924 126272 214244 0 0  0   0 358 1522 8 17 0  75
1 0   138592 17924 126272 214244 0 0  0   0 368 1447 4 24 0  72
0 0   138592 17924 126272 214244 0 0  0   0 352 1277 9 12 0  79

第二台为高负载情况，可以看到cpu空闲时间为0，一直处于忙的状态。

# vmstat 1
procs        memory             swap   io   system      cpu
r b  swpd  free   buff  cache  si so  bi bo in  cs  us sy wa id
2 0 145940 17752 118600 215592 0   1  1  18 109 19  2  1  1   96
2 0 145940 15856 118604 215652 0   0  0 468 789 108 86 14 0   0
3 0 146208 13884 118600 214640 0 360  0 360 498  71 91 9  0   0
2 0 146388 13764 118600 213788 0 340  0 340 672  41 87 13 0   0
2 0 147092 13788 118600 212452 0 740  0 1324 620 61 92 8  0   0
2 0 147360 13848 118600 211580 0 720  0 720  690 41 96 4  0   0
2 0 147912 13744 118192 210592 0 720  0 720  605 44 95 5  0   0
2 0 148452 13900 118192 209260 0 372  0 372  639 45 81 19 0   0
2 0 149132 13692 117824 208412 0 372  0 372  457 47 90 10 0   0

对Linux进行监控的时候一般需要安装一下几个工具：

vmstat      ：通用性能工具
mpstat      ：提供每个CPU统计数据
sar         ：通用性能监视工具
iostat      ：提供磁盘统计数据
netstat     ：提供网络统计数据
dstat       ：监控统计数据聚合器（加-lamp可以监控到所有的参数）
iptraf      ：网络状态监视表
netperf     ：网络带宽工具
ethtool     ：报告以太网接口配置
iperf       ：网络带宽工具
tcptrace    ：网络数据包分析工具