Linux 性能优化分析

1、CPU优化

工具

stress ：linux系统压力测试工具

sysstat ：包含常用的linux性能工具，用来监控和分析系统的性能

sysbench：是一个多线程的基准测试工具，一般用来评估不同系统参数下的数据库负载情况；

perf：以性能事件采样为基础，不仅可以分析系统的各种事件和内核性能，还可以用来分析制定应用程序的性能问题；

ab: apache bench 是一个常用的http服务性能测试工具，用来模拟客户端请求；

定义内容

首先通过uptime查看系统负载，然后使用mpstat结合pidstat来初步判断到底是cpu计算量大还是进程争抢过大或者是io过多，接着使用vmstat分析切换次数，以及切换类型，来进一步判断到底是io过多导致问题还是进程争抢激烈导致问题。

CPU 使用率是最直观和最常用的系统性能指标，更是我们在排查性能问题时，通常会关注的第一个指标。所以我们更要熟悉它的含义，尤其要弄清楚用户（%user）、Nice（%nice）、系统（%system） 、等待 I/O（%iowait） 、中断（%irq）以及软中断（%softirq）这几种不同 CPU 的使用率。比如说：用户 CPU 和 Nice CPU 高，说明用户态进程占用了较多的 CPU，所以应该着重排查进程的性能问题。系统 CPU 高，说明内核态占用了较多的 CPU，所以应该着重排查内核线程或者系统调用的性能问题。I/O 等待 CPU 高，说明等待 I/O 的时间比较长，所以应该着重排查系统存储是不是出现了 I/O 问题。软中断和硬中断高，说明软中断或硬中断的处理程序占用了较多的 CPU，所以应该着重排查内核中的中断服务程序。碰到 CPU 使用率升高的问题，你可以借助 top、pidstat 等工具，确认引发 CPU 性能问题的来源；再使用 perf 等工具，排查出引起性能问题的具体函数。

2、内存性能

定义内容

多级页表和大页，页表存储在MMU【内存管理单元】，页表记录了虚拟内存地址和物理内存地址的映射关系；

Buffer 既可以用作“将要写入磁盘数据的缓存”，也可以用作“从磁盘读取数据的缓存”。

Cache 既可以用作“从文件读取数据的页缓存”，也可以用作“写文件的页缓存”。

工具

bcc 软件包--它提供了一系列的 Linux 性能分析工具，常用来动态追踪进程和内核的行为。

cachestat 提供了整个操作系统缓存的读写命中情况。

cachetop 提供了每个进程的缓存命中情况。

echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches 清理缓存

memleak 可以跟踪系统或指定进程的内存分配、释放请求，然后定期输出一个未释放内存和相应调用栈的汇总情况（默认 5 秒

linux内核使用kswapd0来定期回收内存，为了衡量内存的使用情况，定义了三个内存阈值（watermark）

分别是页最小阈值（pages_min)、页低阈值（pages_low)、页高阈值（pages_high)，剩余内存（pages_free)

剩余内存小于页最小阈值，说明进程可用内存都耗尽了，只有内核才可以分配内存。

剩余内存落在页最小阈值和页低阈值中间，说明内存压力比较大，剩余内存不多了。这时 kswapd0 会执行内存回收，直到剩余内存大于高阈值为止。

剩余内存落在页低阈值和页高阈值中间，说明内存有一定压力，但还可以满足新内存请求。

剩余内存大于页高阈值，说明剩余内存比较多，没有内存压力。

对文件页的回收，当然就是直接回收缓存，或者把脏页写回磁盘后再回收。

而对匿名页的回收，其实就是通过 Swap 机制，把它们写入磁盘后再释放内存。

先用 free 和 top，查看系统整体的内存使用情况。

再用 vmstat 和 pidstat，查看一段时间的趋势，从而判断出内存问题的类型。

最后进行详细分析，比如内存分配分析、缓存 / 缓冲区分析、具体进程的内存使用分析等。