不同版本的操作系统的 buffer_head 代表的大小可能不一样,但是都是内存和硬盘交换数据的基本单元。
内存: 大脑中的记忆区块,将皮肤、眼睛等所收集到的信息记录起来的地方,以供CPU进行判断。
设计的目的就是当上面提到的+buffers/cache表示的可用内存都已使用完,新的读写请求过来后,会把内存中的部分数据写入磁盘,从而把磁盘的部分空间当做虚拟内存来使用。
监控系统状态 iostat -x 磁盘使用 iotop 磁盘使用 查看磁盘使用情况 在运维工作中,除了查看CPU和内存之外,磁盘的io也是非常重要的一个指标 有时候,CPU和内存有内存,但系统负载就是很高,我们用vmstat命令查看到 b 列或者是 wa 列 较大,这时候就说明磁盘有瓶颈,那么我们就需要更详细的查看磁盘的状态 iostat命令 iostat命令,在查看系统输入输出设备和CPU的使用情况 在安装 sysstat 这个包的时候,就会安装上iostat命令 iosta t和 sar 属于同一
原文链接:https://rumenz.com/rumenbiji/linux-buff-cache.html
CPU是操作系统稳定运行的根本,CPU的速度与性能在很大程度上决定了系统整体的性能,因此,CPU数量越多、主频越高,服务器性能也就相对越好。但事实上并非完全如此。
解决系统性能问题的一般思路 下面从影响操作系统性能的因素、性能优化工具、系统性能评价标准三个方面介绍优化Linux的一般思路和方法。 影响Linux性能的因素 1.CPU CPU是操作系统稳定运行的根本,CPU的速度与性能很大一部分决定了系统整体的性能,因此,cpu数量越多、主频越高,服务器性能也就相对越好。但事实也并非完全如此。 目前大部分CPU在同一时间内只能运行一个线程,超线程的处理器可以在同一时间运行多个线程,因而,可以利用处理器的超线程特性提高系统性能,在linux系统下,只有运行SMP内核
之前文章《Linux服务器性能评估与优化(一)》太长,阅读不方便,因此拆分成系列博文:
对 Linux 稍有了解的人都知道,Linux 会将物理的随机读取内存(Random Access Memory、RAM)按页分割成 4KB 大小的内存块,而今天要介绍的 Swapping 机制就与内存息息相关,它是操作系统将物理内存页中的内容拷贝到硬盘上交换空间(Swap Space)以释放内存的过程,物理内存和硬盘上的交换分区组成了操作系统上可用的虚拟内存,而这些交换空间都是系统管理员预先配置好的[^1]。
比如进程的代码段、映射的文件都是file-backed,而进程的堆、栈都是不与文件相对应的、就属于匿名页。
%us:表示用户空间程序的cpu使用率(没有通过nice调度) %sy:表示系统空间的cpu使用率,主要是内核程序。 %ni:表示用户空间且通过nice调度过的程序的cpu使用率。 %id:空闲cpu %wa:cpu运行时在等待io的时间 %hi:cpu处理硬中断的数量 %si:cpu处理软中断的数量 %st:被虚拟机偷走的cpu 注:99.0 id,表示空闲CPU,即CPU未使用率,100%-99.0%=1%,即系统的cpu使用率为1%。
背景 计算机硬件性能在过去十年间的发展普遍遵循摩尔定律,通用计算机的CPU主频早已超过3GHz,内存也进入了普及DDR4的时代。然而传统硬盘虽然在存储容量上增长迅速,但是在读写性能上并无明显提升,同时SSD硬盘价格高昂,不能在短时间内完全替代传统硬盘。传统磁盘的I/O读写速度成为了计算机系统性能提高的瓶颈,制约了计算机整体性能的发展。 硬盘性能的制约因素是什么?如何根据磁盘I/O特性来进行系统设计?针对这些问题,本文将介绍硬盘的物理结构和性能指标,以及操作系统针对磁盘性能所做的优化,最后讨论下基于磁盘I/O
一般来说对于需要大量cpu计算的进程,当前端压力越大时,CPU利用率越高。但对于I/O网络密集型的进程,即使请求很多,服务器的CPU也不一定很到,这时的服务瓶颈一般是在磁盘的I/O上。比较常见的就是,大文件频繁读写的cpu开销远小于小文件频繁读写的开销。因为在I/O吞吐量一定时,小文件的读写更加频繁,需要更多的cpu来处理I/O的中断。 在Linux/Unix下,CPU利用率分为用户态,系统态和空闲态,分别表示CPU处于用户态执行的时间,系统内核执行的时间,和空闲系统进程执行的时间。平时所说的CPU利用率是
以前我对这块认识很模糊,而且还有错误的认识;今天由我同事提醒,所以我决定来好好的缕缕这块的关系。
这本书是个人看过的讲操作系统底层里面讲的最通俗易懂的了,但是200多页的内容确实讲不了多深的内容,所以不要对这本书抱有过高期待,当一个入门书了解即可。
Mem:表示物理内存统计。 total:表示物理内存总量(total = used + free)。 used:表示总计分配给缓存(包含buffers 与cache )使用的数量,但其中可能部分缓存并未实际使用。 free:未被分配的内存。 shared:共享内存。 buffers:系统分配但未被使用的buffers数量。 cached:系统分配但未被使用的cache数量。 -/+ buffers/cache:表示物理内存的缓存统计。 used2:也就是第一行中的used – buffers - cached也是实际使用的内存总量。 // used2为第二行 free2 = buffers1 + cached1 + free1 // free2为第二行,buffers1等为第一行 free2:未被使用的buffers与cache和未被分配的内存之和,这就是系统当前实际可用内存。 Swap:表示硬盘上交换分区的使用情况。
I/O问题一般不会被大多数人关注,因为大多数开发都是在做“业务”,也就是在搞计算节点的事情,通常遇到的I/O问题,也就是日志打的有点多了,磁盘写起来有点吃力,所以iowait这个指标,关注的人也不多。
1)找出系统性能瓶颈(包括硬件瓶颈和软件瓶颈); 2)提供性能优化的方案(升级硬件?改进系统系统结构?); 3)达到合理的硬件和软件配置; 4)使系统资源使用达到最大的平衡。(一般情况下系统良好运行的时候恰恰各项资源达到了一个平衡体,任何一项资源的过渡使用都会造成平衡体系破坏,从而造成系统负载极高或者响应迟缓。比如CPU过渡使用会造成大量进程等待CPU资源,系统响应变慢,等待会造成进程数增加,进程增加又会造成内存使用增加,内存耗尽又会造成虚拟内存使用,使用虚拟内存又会造成磁盘IO增加和CPU开销增加)
可以看出buff/cache占用的内存份额很大,有时候程序运行结束后,大量内存仍位于buff/cache中,有时运行程序会导致内存不足,因此需要将这部分内存释放出来。
在Linux系统下,我们一般不需要去释放内存,因为系统已经将内存管理的很好。但是凡事也有例外,有的时候内存会被缓存占用掉,导致系统使用SWAP空间影响性能,例如当你在Linux下频繁存取文件后,物理内存会很快被用光,当程序结束后,内存不会被正常释放,而是一直作为caching。,此时就需要执行释放内存(清理缓存)的操作了。
图2-1可以说是标准的生产库环境,处处体现了冗余,有效防止了单点故障。这就是HA(高可用)
性能调优是找出系统瓶颈并消除这些瓶颈的过程。 很多系统管理员认为性能调优仅仅是调整一下内核的参数即可解决问题, 事实上情况并不是这样。 性能调优是实现操作系统的各个子系统之间的平衡性,这些子系统包括:
什么是计算机系统?计算机系统是由硬件和系统软件组成的,它们共同工作来运行应用程序。如下一个hello程序:
vmstat命令是最常见的Linux/Unix监控工具,可以展现给定时间间隔的服务器的状态值,包括服务器的CPU使用率,内存使用,虚拟内存交换情况,IO读写情况。这个命令是我查看Linux/Unix最喜爱的命令,一个是Linux/Unix都支持,二是相比top,我可以看到整个机器的CPU,内存,IO的使用情况,而不是单单看到各个进程的CPU使用率和内存使用率(使用场景不一样)。 选项 -a:显示活动内页; -f:显示启动后创建的进程总数; -m:显示slab信息; -n:头信息仅显示一次; -s:以表格方式显示事件计数器和内存状态; -d:报告磁盘状态; -p:显示指定的硬盘分区状态; -S:输出信息的单位。 vmstat 3 procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu------ r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st 0 0 320 42188 167332 1534368 0 0 4 7 1 0 0 0 99 0 0 0 0 320 42188 167332 1534392 0 0 0 0 1002 39 0 0 100 0 0 0 0 320 42188 167336 1534392 0 0 0 19 1002 44 0 0 100 0 0 0 0 320 42188 167336 1534392 0 0 0 0 1002 41 0 0 100 0 0 0 0 320 42188 167336 1534392 0 0 0 0 1002 41 0 0 100 0 0 一般vmstat工具的使用是通过两个数字参数来完成的,第一个参数是采样的时间间隔数,单位是秒,第二个参数是采样的次数 r 表示运行队列(就是说多少个进程真的分配到CPU),我测试的服务器目前CPU比较空闲,没什么程序在跑,当这个值超过了CPU数目,就会出现CPU瓶颈了。这个也和top的负载有关系,一般负载超过了3就比较高,超过了5就高,超过了10就不正常了,服务器的状态很危险。top的负载类似每秒的运行队列。如果运行队列过大,表示你的CPU很繁忙,一般会造成CPU使用率很高。 b 表示阻塞的进程,这个不多说,进程阻塞,大家懂的。 swpd 虚拟内存已使用的大小,如果大于0,表示你的机器物理内存不足了,如果不是程序内存泄露的原因,那么你该升级内存了或者把耗内存的任务迁移到其他机器。 free 空闲的物理内存的大小,我的机器内存总共8G,剩余3415M。 buff Linux/Unix系统是用来存储,目录里面有什么内容,权限等的缓存,我本机大概占用300多M cache cache直接用来记忆我们打开的文件,给文件做缓冲,我本机大概占用300多M(这里是Linux/Unix的聪明之处,把空闲的物理内存的一部分拿来做文件和目录的缓存,是为了提高 程序执行的性能,当程序使用内存时,buffer/cached会很快地被使用。) si 每秒从磁盘读入虚拟内存的大小,如果这个值大于0,表示物理内存不够用或者内存泄露了,要查找耗内存进程解决掉。我的机器内存充裕,一切正常。 so 每秒虚拟内存写入磁盘的大小,如果这个值大于0,同上。 bi 块设备每秒接收的块数量,这里的块设备是指系统上所有的磁盘和其他块设备,默认块大小是1024byte,我本机上没什么IO操作,所以一直是0,但是我曾在处理拷贝大量数据(2-3T)的机器上看过可以达到140000/s,磁盘写入速度差不多140M每秒 bo 块设备每秒发送的块数量,例如我们读取文件,bo就要大于0。bi和bo一般都要接近0,不然就是IO过于频繁,需要调整。 in 每秒CPU的中断次数,包括时间中断 cs 每秒上下文切换次数,例如我们调用系统函数,就要进行上下文切换,线程的切换,也要进程上下文切换,这个值要越小越好,太大了,要考虑调低线程或者进程的数目,例如在apache和nginx这种web服务器中,我们一般做性能测试时会进行几千并发甚至几万并发的测试,选择web服务器的进程可以由进程或者线程的峰值一直下调,压测,直到cs到一个比较小的值,这个进程和线程数就是比较合适的值了。系统调用也是,每次调用系统函数,我们的代码就会进入内核空间,导致上下文切换,这个是很耗资源
之所以写这篇文章也是因为前几天出的一个问题,当时业务感觉到卡顿,并且伴随着锁超时的报错。最后通过分析发现是由于磁盘I/Q繁忙导致SQL耗时增加,部分锁竞争激烈的热数据出现了锁等待和锁超时。由此可见,系统的硬件环境对数据库整体性能的影响也是非常大的,MySQL在运行环境中并不是孤立存在的,它的整体性能往往受限于系统最薄弱的环节,今天想和大家分享下,都有哪些系统指标会对数据库的整体性能产生影响,我们又如何进行分析。
在专栏之前的几篇文章中,我们总结了缓冲池,缓存页,redo log,undo log,以及数据页和数据行在底层是如何进行存储的,后续介绍了表空间,段,区等概念。这一节比较特殊,讲述的是和Linux有关的交互原理,因为多数的mysql都是部署在linux的服务器上面,本节会简单介绍一下linux是如何处理mysql的请求的,以及linux系统会带来哪些问题
Redis 是一种内存数据库,将数据保存在内存中,读写效率要比传统的将数据保存在磁盘上的数据库要快很多。所以,监控 Redis 的内存消耗并了解 Redis 内存模型对高效并长期稳定使用 Redis 至关重要。
vmstat是Virtual Meomory Statistics(虚拟内存统计)的缩写,可对操作系统的虚拟内存、进程、CPU活动进行监控。是对系统的整体情况进行统计,不足之处是无法对某个进程进行深入分析。
大家有没有遇到过电脑频繁卡顿等情况,检查后发现磁盘竟然显示100%,难怪系统运行速度那么慢,遇到这种问题大家都很头疼。电脑磁盘老是100%是什么原因?引起此故障的原因有很多种,今天小编和大家带来电脑磁盘老显示100%的原因和解决方法。
当应用程序向文件写入数据时,内核通常先将数据复制到内核缓冲区中,然后排入队列,然后由内核决定何时写入硬盘。
邓延军 (deng.yanjun@163.com), 硕士研究生, 西安电子科技大学软件工程研究所
Linux操作系统是一个开源产品,也是一个开源软件的实践和应用平台,在这个平台下有无数的开源软件支撑,我们常见的apache、tomcat、mysql、php等等,开源软件的最大理念是自由、开放,那么linux作为一个开源平台,最终要实现的是通过这些开源软件的支持,以最低廉的成本,达到应用最优的性能。因此,谈到性能问题,主要实现的是linux操作系统和应用程序的最佳结合。
我们知道外设访问内存需要通过DMA进行数据搬移,关于cpu, cache, device, dma, memory的关系可以通过下图说明:
作者:Linux云计算架构 链接:https://mp.weixin.qq.com/s/r8SvHyPKWUG1AwRIn9ah5w
前几天我发了一篇文章:在 4GB 物理内存的机器上,申请 8G 内存会怎么样?,但是当时写的比较匆忙,文章中只考虑关闭 swap 的情况,没有提及开启 swap 的情况,有读者希望我补充这部分内容。
htop是一款运行于Linux系统上的监控与进程管理软件,取代传统UNIX的top。 安装命令如下:
当你接手一个老项目,可能发现程序在服务器上运行性能低得可怕,与此同时现网流量还在逐渐增长。也许运用最新框架、微服务容器化、异步协程等方法来次彻底的重构,能够挽狂澜于既倒。可惜时不我待,运维已经在要求加机器了,而坏消息是,原有框架还不支持水平扩展,没法通过堆机器解决。有没有办法在不进行大改的情况下,度过难关呢?
小文件读写的性能瓶颈是磁盘的寻址(随机读写性能更差),评估的标准是tps。大文件读写的性能瓶颈是带宽,评估的标准是持续的读写速度。Linux可以利用空闲内存作文件系统访问的cache,因此系统内存越大存储系统的性能也越好。
计算机的文件系统是一种存储和组织计算机数据的方法,它使得对其访问和查找变得容易,文件系统使用文件和树形目录的抽象逻辑概念代替了硬盘和光盘等物理设备使用数据块的概念,用户使用文件系统来保存数据不必关心数据实际保存在硬盘(或者光盘)的地址为多少的数据块上,只需要记住这个文件的所属目录和文件名。在写入新数据之前,用户不必关心硬盘上的那个块地址没有被使用,硬盘上的存储空间管理(分配和释放)功能由文件系统自动完成,用户只需要记住数据被写入到了哪个文件中。
1.vmstat--虚拟内存统计 vmstat(VirtualMeomoryStatistics,虚拟内存统计) 是Linux中监控内存的常用工具,可对操作系统的虚拟内存、进程、CPU等的整体情况进行监视。
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