vmstat --- 查看虚拟内存

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。

=============虚拟内存和物理内存基础知识================================================================

我们知道,直接从物理内存读写数据要比从硬盘读写数据要快的多,因此,我们希望所有数据的读取和写入都在内存完成,而内存是有限的,这样就引出了物理内存与虚拟内存的概念。

物理内存:就是系统硬件提供的内存大小,是真正的内存。

虚拟内存:物理上是硬盘的一部分空间。逻辑上我们使用它来存放内存中暂时不用的东西==>于是我们叫它“虚拟内存”。这部分空间叫做交换空间,swap space。

     相对于物理内存,在linux下还有一个虚拟内存的概念,虚拟内存就是为了满足物理内存的不足而提出的策略,它是利用磁盘空间虚拟出的一块逻辑内存,用作虚拟内存的磁盘空间被称为交换空间(Swap Space)。

相关技术:

在Linux内存管理中,主要是通过“调页Paging”和“交换Swapping”来完成上述的内存调度。调页算法是将内存中最近不常使用的页面换到磁盘上,把活动页面保留在内存中供进程使用。交换技术是将整个进程,而不是部分页面,全部交换到磁盘上。

分页(Page)写入磁盘的过程被称作Page-Out,分页(Page)从磁盘重新回到内存的过程被称作Page-In。

 

 

【更详细的解释】:其实跟操作系统课上讲的一样,没啥区别,好理解。

作为物理内存的扩展,linux会在物理内存不足时,使用交换分区的虚拟内存,更详细的说,就是内核会将暂时不用的内存块信息写到交换空间,这样以来,物理内存得到了释放,这块内存就可以用于其它目的,当需要用到原始的内容时,这些信息会被重新从交换空间读入物理内存。

linux的内存管理采取的是分页存取机制,为了保证物理内存能得到充分的利用,内核会在适当的时候将物理内存中不经常使用的数据块自动交换到虚拟内存中,而将经常使用的信息保留到物理内存。

要深入了解linux内存运行机制,需要知道下面提到的几个方面:

首先,Linux系统会不时的进行页面交换操作,以保持尽可能多的空闲物理内存,即使并没有什么事情需要内存,Linux也会交换出暂时不用的内存页面。这可以避免等待交换所需的时间。

其 次,linux进行页面交换是有条件的,不是所有页面在不用时都交换到虚拟内存,linux内核根据”最近最经常使用“算法,仅仅将一些不经常使用的页面 文件交换到虚拟内存,有时我们会看到这么一个现象:linux物理内存还有很多,但是交换空间也使用了很多。其实,这并不奇怪,例如,一个占用很大内存的 进程运行时,需要耗费很多内存资源,此时就会有一些不常用页面文件被交换到虚拟内存中,但后来这个占用很多内存资源的进程结束并释放了很多内存时,刚才被 交换出去的页面文件并不会自动的交换进物理内存,除非有这个必要,那么此刻系统物理内存就会空闲很多,同时交换空间也在被使用,就出现了刚才所说的现象 了。关于这点,不用担心什么,只要知道是怎么一回事就可以了。

最 后,交换空间的页面在使用时会首先被交换到物理内存,如果此时没有足够的物理内存来容纳这些页面,它们又会被马上交换出去,如此以来,虚拟内存中可能没有 足够空间来存储这些交换页面,最终会导致linux出现假死机、服务异常等问题,linux虽然可以在一段时间内自行恢复,但是恢复后的系统已经基本不可 用了。

因此,合理规划和设计linux内存的使用,是非常重要的。

虚拟内存原理:

在 系统中运行的每个进程都需要使用到内存,但不是每个进程都需要每时每刻使用系统分配的内存空间。当系统运行所需内存超过实际的物理内存,内核会释放某些进 程所占用但未使用的部分或所有物理内存,将这部分资料存储在磁盘上直到进程下一次调用,并将释放出的内存提供给有需要的进程使用。

在Linux内存管理中,主要是通过“调页Paging”和“交换Swapping”来完成上述的内存调度。调页算法是将内存中最近不常使用的页面换到磁盘上,把活动页面保留在内存中供进程使用。交换技术是将整个进程,而不是部分页面,全部交换到磁盘上。

分页(Page)写入磁盘的过程被称作Page-Out,分页(Page)从磁盘重新回到内存的过程被称作Page-In。当内核需要一个分页时,但发现此分页不在物理内存中(因为已经被Page-Out了),此时就发生了分页错误(Page Fault)。

当 系统内核发现可运行内存变少时,就会通过Page-Out来释放一部分物理内存。经管Page-Out不是经常发生,但是如果Page-out频繁不断的 发生,直到当内核管理分页的时间超过运行程式的时间时,系统效能会急剧下降。这时的系统已经运行非常慢或进入暂停状态,这种状态亦被称作 thrashing(颠簸)。

 

========================================基础知识结束,下面讲命令================================================

 

1.命令格式:

vmstat [-a] [-n] [-S unit] [delay [ count]]

vmstat [-s] [-n] [-S unit]

vmstat [-m] [-n] [delay [ count]]

vmstat [-d] [-n] [delay [ count]]

vmstat [-p disk partition] [-n] [delay [ count]]

vmstat [-f]

vmstat [-V]

2.命令功能:

用来显示虚拟内存的信息

3.命令参数:

-a:显示活跃和非活跃内存

-f:显示从系统启动至今的fork数量 。

-m:显示slabinfo

-n:只在开始时显示一次各字段名称。

-s:显示内存相关统计信息及多种系统活动数量。

delay:刷新时间间隔。如果不指定,只显示一条结果。

count:刷新次数。如果不指定刷新次数,但指定了刷新时间间隔,这时刷新次数为无穷。

-d:显示磁盘相关统计信息。

-p:显示指定磁盘分区统计信息

-S:使用指定单位显示。参数有 k 、K 、m 、M ,分别代表1000、1024、1000000、1048576字节(byte)。默认单位为K(1024 bytes)

-V:显示vmstat版本信息。

4.使用实例:

 

实例1:显示虚拟内存使用情况

命令:

vmstat

输出:

 
[root@localhost ~]# vmstat 5 6
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      0 3029876 199616 690980    0    0     0     2    3    2  0  0 100  0  0
 0  0      0 3029752 199616 690980    0    0     0    41 1009   39  0  0 100  0  0
 0  0      0 3029752 199616 690980    0    0     0     3 1004   36  0  0 100  0  0
 0  0      0 3029752 199616 690980    0    0     0     4 1004   36  0  0 100  0  0
 0  0      0 3029752 199616 690980    0    0     0     6 1003   33  0  0 100  0  0
 

 0  0      0 3029752 199616 690980    0    0     0     5 1003   33  0  0 100  0  0 

[root@echadoop3 logs]# vmstat
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 436944 396916 306912 3592460    0    0     0    17    0    1  3  1 96  0  0

说明:

字段说明:

Procs(进程):

r: 运行队列中进程数量

b: 等待IO的进程数量

Memory(内存):

swpd: 使用虚拟内存大小

free: 可用内存大小

buff: 用作缓冲的内存大小

cache: 用作缓存的内存大小

Swap:

si: 每秒从交换区写到内存的大小

so: 每秒写入交换区的内存大小

IO:(现在的Linux版本块的大小为1024bytes)

bi: 每秒读取的块数

bo: 每秒写入的块数

system 系统:

in: 每秒中断数,包括时钟中断。

cs: 每秒上下文切换数。

CPU(以百分比表示):

us: 用户进程执行时间(user time)

sy: 系统进程执行时间(system time)

id: 空闲时间(包括IO等待时间),中央处理器的空闲时间 。以百分比表示。

wa: 等待IO时间

【参数分析】这个很关键。

(1)如果r经常大于4 (有多余4个的进程在执行),且id经常少于40(CPU的IO比较频繁,只有少于40%的时间在休息),表示cpu的负荷很重。

(2)如果si,so 长期不等于0,表示内存不足。(需要大量的从内存和虚拟内存之间读来读去,说明内存盛不开那么多进程,说明内存不足)

(3)如果disk经常不等于0(啥意思), 且在b中的队列大于3(等待),表示io性能不好。

Linux在具有高稳定性、可靠性的同时,具有很好的可伸缩性和扩展性,能够针对不同的应用和硬件环境调 整,优化出满足当前应用需要的最佳性能。因此企业在维护Linux系统、进行系统调优时,了解系统性能分析工具是至关重要的。

 

【参数分析】这个很关键。
vmstat是一个很全面的性能分析工具,可以观察到系统的进程状态、内存使 用、虚拟内存使用、磁盘的IO、中断、上下文切换、CPU使用等。对于 Linux 的性能分析,100%理解 vmstat 输出内容的含义,并能灵活应用,那对系统性能分析的能力就算是基本掌握了。
下面是vmstat命令的输出结果:
[root@monitor-www ~]# vmstat 1 5
procs         —————memory—————      ——swap—— ——io——  ——system——   ——cpu——
r   b    swpd     free       buff      cache   si    so    bi     bo      in    cs    us sy  id wa st
1   0    84780    909744   267428    1912076   0     0     20     94       0     0     2  1  95  1  0
1   2    84780    894968   267428    1912216   0     0      0   1396    2301 11337     8  3  89  0  0
1   0    84780    900680   267428    1912340   0     0     76   1428    1854  8082     7  2  90  0  0
1   0    84780    902544   267432    1912548   0     0    116    928    1655  7502     7  2  92  0  0
2   0    84780    900076   267432    1912948   0     0    180    904    1963  8703    10  3  87  0  0
对输出解释如下:
1)procs
a.r列表示运行和等待CPU时间片的进程数,这个值如果长期大于系统CPU个数,就说明CPU资源不足,可以考虑增加CPU;
b.b列表示在等待资源的进程数,比如正在等待I/O或者内存交换等。
2)memory
a.swpd列表示切换到内存交换区的内存数量(以KB为单位)。如果swpd的值不为0或者比较大,而且si、so的值长期为0,那么这种情况一般不用担心,不会影响系统性能;
b.free列表示当前空闲的物理内存数量(以KB为单位);
c.buff列表示buffers cache的内存数量,一般对块设备的读写才需要缓冲;
d.cache列表示page cached的内存数量,一般作文件系统的cached,频繁访问的文件都会被cached。如果cached值较大,就说明cached文件数较多。如果此时IO中的bi比较小,就说明文件系统效率比较好。
3)swap
a.si列表示由磁盘调入内存,也就是内存进入内存交换区的数量;
b.so列表示由内存调入磁盘,也就是内存交换区进入内存的数量
c.一般情况下,si、so的值都为0,如果si、so的值长期不为0,则表示系统内存不足,需要考虑是否增加系统内存。
4)IO
a.bi列表示从块设备读入的数据总量(即读磁盘,单位KB/秒)
b.bo列表示写入到块设备的数据总量(即写磁盘,单位KB/秒)
这里设置的bi+bo参考值为1000,如果超过1000,而且wa值比较大,则表示系统磁盘IO性能瓶颈。
5)system
a.in列表示在某一时间间隔中观察到的每秒设备中断数;
b.cs列表示每秒产生的上下文切换次数。
上面这两个值越大,会看到内核消耗的CPU时间就越多。
6)CPU
a.us列显示了用户进程消耗CPU的时间百分比。us的值比较高时,说明用户进程消耗的CPU时间多,如果长期大于50%,需要考虑优化程序啥的。
b.sy列显示了内核进程消耗CPU的时间百分比。sy的值比较高时,就说明内核消耗的CPU时间多;如果us+sy超过80%,就说明CPU的资源存在不足。
c.id列显示了CPU处在空闲状态的时间百分比;
d.wa列表示IO等待所占的CPU时间百分比。wa值越高,说明IO等待越严重。如果wa值超过20%,说明IO等待严重。
e.st列一般不关注,虚拟机占用的时间百分比。 (Linux 2.6.11)

实例1.1

命令:

vmstat 5 5

表示在5秒时间内进行5次采样。将得到一个数据汇总他能够反映真正的系统情况。

 

实例2:显示活跃和非活跃内存

命令:

vmstat -a 2 5

 

实例3:查看系统已经fork了多少次

命令:

vmstat -f

不知道有啥用,一大串数字

 

实例4:查看内存使用的详细信息

命令:

vmstat -s

 

实例5:查看磁盘的读/写

命令:

vmstat -d

 

实例6:查看/dev/sda1磁盘的读/写

命令:

输出:

[root@SCF1129 ~]# df

文件系统                 1K-块      已用      可用 已用% 挂载点

/dev/sda3            1119336548  27642068 1034835500   3% /tmpfs                 32978376         0  32978376   0% /dev/shm

/dev/sda1              1032088     59604    920056   7% /boot

[root@SCF1129 ~]# vmstat -p /dev/sda1

sda1          reads   read sectors  writes    requested writes

               18607    4249978          6         48[root@SCF1129 ~]# vmstat -p /dev/sda3

sda3          reads   read sectors  writes    requested writes

              429350   35176268   28998789  980301488[root@SCF1129 ~]#

说明:

这些信息主要来自于/proc/diskstats。

reads:来自于这个分区的读的次数。

read sectors:来自于这个分区的读扇区的次数。

writes:来自于这个分区的写的次数。

requested writes:来自于这个分区的写请求次数。

posted @ 2015-12-31 15:05  小白说我是狗  阅读(489)  评论(0编辑  收藏  举报