Linux性能分析调优工具介绍

浏览数：41 / 时间：2015年06月20日

1、常用性能分析工具
1）CPU性能分析工具
vmstat
ps
sar
time
strace
pstree
top

2）Memory性能分析工具
vmstat
strace
top
ipcs
ipcrm
cat /proc/meminfo
cat /proc/slabinfo
cat /proc/ /maps

3）I/O性能分析工具
vmstat
ipstat
repquota
quotacheck

4）Network性能分析工具
ifconfig
ethereal
tethereal
iptraf
iwconfig
nfsstat
mrtg
ntop
netstat
cat /proc/sys/net

2、Linux性能调优工具
当通过上述工具及命令，我们发现了应用的性能瓶颈以后，我们可以通过以下工具或者命令来进行性能的调整。
1）CPU性能调优工具
nice / renic
sysctl

2）Memory性能调优工具
swapon
ulimit
sysctl

3）I/O性能调优工具
edquota
quoton
sysctl
boot line:
elevator=

4）Network性能调优工具
ifconfig
iwconfig
sysctl

3、CPU性能调整
当一个系统的CPU空闲时间或者等待时间小于5%时，我们就可以认为系统的CPU资源耗尽，我们应该对CPU进行性能调整。
CPU性能调整方法：
编辑/proc/sys/kernel/中的文件，修改内核参数。
#cd /proc/sys/kernel/
# ls /proc/sys/kernel/
acct hotplug panic real-root-dev
cad_pid modprobe panic_on_oops sem
cap-bound msgmax pid_max shmall
core_pattern msgmnb powersave-nap shmmax
core_uses_pid msgmni print-fatal-signals shmmni
ctrl-alt-del ngroups_max printk suid_dumpable
domainname osrelease printk_ratelimit sysrq
exec-shield ostype printk_ratelimit_burst tainted
exec-shield-randomize overflowgid pty threads-max
hostname overflowuid random version
一般可能需要编辑的是pid_max和threads-max，如下：
# sysctl kernel.threads-max
kernel.threads-max = 8192
# sysctl kernel.threads-max=10000
kernel.threads-max = 10000

4、Memory性能调整
当一个应用系统的内存资源出现下面的情况时，我们认为需要进行Memory性能调整：页面频繁换进换出;缺少非活动页。例如在使用vmstat命令时发现，memory的cache使用率非常低，而swap的si或者so则有比较高的数据值时，应该警惕内存的性能问题。
Memory性能调整方法：
1）关闭非核心的服务进程。
相关的方法请见CPU性能调整部分。

2）修改/proc/sys/vm/下的系统参数。
# ls /proc/sys/vm/
block_dump laptop_mode nr_pdflush_threads
dirty_background_ratio legacy_va_layout overcommit_memory
dirty_expire_centisecs lower_zone_protection overcommit_ratio
dirty_ratio max_map_count page-cluster
dirty_writeback_centisecs min_free_kbytes swappiness
hugetlb_shm_group nr_hugepages vfs_cache_pressure
# sysctl vm.min_free_kbytes
vm.min_free_kbytes = 1024
# sysctl -w vm.min_free_kbytes=2508
vm.min_free_kbytes = 2508
# cat /etc/sysctl.conf
…
vm.min_free_kbytes=2058
…

3）配置系统的swap交换分区等于或者2倍于物理内存。
# free
total used free shared buffers cached
Mem: 987656 970240 17416 0 63324 742400
-/+ buffers/cache: 164516 823140
Swap: 1998840 150272 1848568

5、I/O性能调整
系统出现以下情况时，我们认为该系统存在I/O性能问题：系统等待I/O的时间超过50%;一个设备的平均队列长度大于5。我们可以通过诸如vmstat等命令，查看CPU的wa等待时间，以得到系统是否存在I/O性能问题的准确信息。
I/O性能调整方法：
1）修改I/O调度算法。
Linux已知的I/O调试算法有4种：
deadline – Deadline I/O scheduler
as – Anticipatory I/O scheduler
cfq – Complete Fair Queuing scheduler
noop – Noop I/O scheduler
可以编辑/etc/yaboot.conf文件修改参数elevator得到。
# vi /etc/yaboot.conf
image=/vmlinuz-2.6.9-11.EL
label=linux
read-only
initrd=/initrd-2.6.9-11.EL.img
root=/dev/VolGroup00/LogVol00
append=”elevator=cfq rhgb quiet”

2）文件系统调整。
对于文件系统的调整，有几个公认的准则：将I/O负载相对平均的分配到所有可用的磁盘上;选择合适的文件系统，Linux内核支持reiserfs、ext2、ext3、jfs、xfs等文件系统;
# mkfs -t reiserfs -j /dev/sdc1
文件系统即使在建立后，本身也可以通过命令调优;
tune2fs (ext2/ext3)
reiserfstune (reiserfs)
jfs_tune (jfs)

3）文件系统Mount时可加入选项noatime、nodiratime。
# vi /etc/fstab
…
/dev/sdb1 /backup reiserfs acl, user_xattr, noatime, nodiratime 1 1

4）调整块设备的READAHEAD，调大RA值。
[root@overflowuid ~]# blockdev –report
RO RA SSZ BSZ StartSec Size Device
…
rw 256 512 4096 0 71096640 /dev/sdb
rw 256 512 4096 32 71094240 /dev/sdb1
[root@overflowuid ~]# blockdev –setra 2048 /dev/sdb1
[root@overflowuid ~]# blockdev –report
RO RA SSZ BSZ StartSec Size Device
…
rw 2048 512 4096 0 71096640 /dev/sdb
rw 2048 512 4096 32 71094240 /dev/sdb1

6、Network性能调整
一个应用系统出现如下情况时，我们认为该系统存在网络性能问题：网络接口的吞吐量小于期望值;出现大量的丢包现象;出现大量的冲突现象。
Network性能调整方法：
1）调整网卡的参数。
# ethtool eth0
Settings for eth0:
Supported ports: [ TP ]
Supported link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full
100baseT/Half 100baseT/Full
1000baseT/Full
Supports auto-negotiation: Yes
Advertised link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full
100baseT/Half 100baseT/Full
1000baseT/Full
Advertised auto-negotiation: Yes
Speed: 100Mb/s
Duplex: Half
Port: Twisted Pair
PHYAD: 0
Transceiver: internal
Auto-negotiation: on
Supports Wake-on: d
Wake-on: d
Current message level: 0×00000007 (7)
Link detected: yes
#ethtool -s eth0 duplex full
#ifconfig eth0 mtu 9000 up

2）增加网络缓冲区和包的队列。
# cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_mem
196608 262144 393216
# cat /proc/sys/net/core/rmem_default
135168
# cat /proc/sys/net/core/rmem_max
131071
# cat /proc/sys/net/core/wmem_default
135168
# cat /proc/sys/net/core/wmem_max
131071
# cat /proc/sys/net/core/optmem_max
20480
# cat /proc/sys/net/core/netdev_max_backlog
300
# sysctl net.core.rmem_max
net.core.rmem_max = 131071
# sysctl -w net.core.rmem_max=135168
net.core.rmem_max = 135168

3)调整Webserving。
# sysctl net.ipv4.tcp_tw_reuse
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 0
# sysctl -w net.ipv4.tcp_tw_reuse=1
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
# sysctl net.ipv4.tcp_tw_recycle
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 0
# sysctl -w net.ipv4.tcp_tw_recycle=1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1

iperf：网络带宽测量工具
ipcs：报告进程间通信设施状态，关于当前活动消息队列、共享内存段、信号量、远程队列和本地队列标题。
ipcrm：删除消息队列、信号集、或者共享内存标识
quota：磁盘管理命令。显示磁盘使用情况和限额
repquota：磁盘管理命令。报告磁盘空间限制的状况，清楚得知每位用户或每个群组已使用多少空间
edquota：磁盘管理命令。编辑用户或群组的quota
quotacheck：磁盘管理命令。检查磁盘的使用空间与限制，执行quotacheck指令，扫描挂入系统的分区，并在各分区的文件系统根目录下产生quota.user和quota.group文件，设置用户和群组的磁盘空间限制。
quoton：磁盘管理命令。启动系统quota限制硬盘使用空间
sysctl：配置与显示在/proc/sys目录中的内核参数。一个允许您改变正在运行中的Linux系统的接口。它包含一些 TCP/IP 堆栈和虚拟内存系统的高级选项，这可以让有经验的管理员提高引人注目的系统性能。用sysctl可以读取设置超过五百个系统变量。基于这点，sysctl(8) 提供两个功能：读取和修改系统设置。可以使用sysctl修改系统变量，也可以通过编辑sysctl.conf文件来修改系统变量。
tethereal：类似tcpdump的抓包工具
iptraf：网络流量实时监控工具
nfsstat：查看NFS服务器状态，显示关于NFS和到内核的远程过程调用（RPC）接口的统计信息，也可以使用该命令重新初始化该信息
mrtg：监控网络链路流量负载的工具软件，通过snmp协议得到设备的流量信息，并将流量负载以包含PNG格式的图形的HTML 文档方式显示给用户，以非常直观的形式显示流量负载
ntop：监控网络流量工具，同时提供命令行输入和web页面，可应用于嵌入式web服务
mkswap：设置交换区(swap area)，可将磁盘分区或文件设为Linux的交换区
swapon：激活/开启swap
swapoff：关闭swap
ulimit：控制/限定shell程序的资源