细说Linux系统优化-实践篇

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作为一名linux系统管理员,最主要的工作是优化系统配置,使应用在系统上以最优的状态运行,但是由于硬件问题、软件问题、网络环境等的复杂性 和多变性,导致对系统的优化变得异常复杂,如何定位性能问题出在哪个方面,是性能优化的一大难题, 本章从系统入手,重点讲述由于系统软、硬件配置不当可能造成的性能问题,并且给出了检测系统故障和优化性能的一般方法和流程。
1 cpu性能评估
 Cpu是影响Linux性能的主要因素之一,下面先介绍几个查看CPU性能的命令。
1.1 vmstat命令
该命令可以显示关于系统各种资源之间相关性能的简要信息,这里我们主要用它来看CPU的一个负载情况。
下面是vmstat命令在某个系统的输出结果:
[root@node1 ~]# vmstat 2 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    0    162240   8304  67032   0    0    13    21   1007   23     0  1  98  0  0
 0  0    0    162240   8304  67032   0    0     1     0   1010   20     0  1  100 0  0
 0  0    0    162240   8304  67032   0    0     1     1   1009   18     0  1  99  0  0
对上面每项的输出解释如下:
 procs
 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的个数,说明CPU不足,需要增加CPU。
 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。
 memory
 swpd列表示切换到内存交换区的内存数量(以k为单位)。如果swpd的值不为0,或者比较大,只要si、so的值长期为0,这种情况下一般不用担心,不会影响系统性能。
 free列表示当前空闲的物理内存数量(以k为单位)
 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。
 cache列表示page cached的内存数量,一般作为文件系统cached,频繁访问的文件都会被cached,如果cache值较大,说明cached的文件数较多,如果此时IO中bi比较小,说明文件系统效率比较好。
 swap
 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。
 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。
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。需要增加系统内存。
 IO项显示磁盘读写状况
 Bi列表示从块设备读入数据的总量(即读磁盘)(每秒kb)。
 Bo列表示写入到块设备的数据总量(即写磁盘)(每秒kb)
这里我们设置的bi+bo参考值为1000,如果超过1000,而且wa值较大,则表示系统磁盘IO有问题,应该考虑提高磁盘的读写性能。
 system 显示采集间隔内发生的中断数
 in列表示在某一时间间隔中观测到的每秒设备中断数。
 cs列表示每秒产生的上下文切换次数。
上面这2个值越大,会看到由内核消耗的CPU时间会越多。
 CPU项显示了CPU的使用状态,此列是我们关注的重点。
 us列显示了用户进程消耗的CPU 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,但是如果长期大于50%,就需要考虑优化程序或算法。
 sy列显示了内核进程消耗的CPU时间百分比。Sy的值较高时,说明内核消耗的CPU资源很多。
根据经验,us+sy的参考值为80%,如果us+sy大于 80%说明可能存在CPU资源不足。
 id 列显示了CPU处在空闲状态的时间百分比。
 wa列显示了IO等待所占用的CPU时间百分比。wa值越高,说明IO等待越严重,根据经验,wa的参考值为20%,如果wa超过20%,说明IO等待严重,引起IO等待的原因可能是磁盘大量随机读写造成的,也可能是磁盘或者磁盘控制器的带宽瓶颈造成的(主要是块操作)。
综上所述,在对CPU的评估中,需要重点注意的是procs项r列的值和CPU项中us、sy和id列的值。
1.2  sar命令
检查CPU性能的第二个工具是sar,sar功能很强大,可以对系统的每个方面进行单独的统计,但是使用sar命令会增加系统开销,不过这些开销是可以评估的,对系统的统计结果不会有很大影响。
下面是sar命令对某个系统的CPU统计输出:
[root@webserver ~]# sar -u 3 5
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver)        11/28/2008      _i686_  (8 CPU)

11:41:24 AM     CPU     %user     %nice   %system   %iowait    %steal     %idle
11:41:27 AM     all      0.88      0.00      0.29      0.00      0.00     98.83
11:41:30 AM     all      0.13      0.00      0.17      0.21      0.00     99.50
11:41:33 AM     all      0.04      0.00      0.04      0.00      0.00     99.92
11:41:36 AM     all      0.29      0.00      0.13      0.00      0.00     99.58
11:41:39 AM     all      0.38      0.00      0.17      0.04      0.00     99.41
Average:        all      0.34      0.00      0.16      0.05      0.00     99.45
 对上面每项的输出解释如下:
 %user列显示了用户进程消耗的CPU 时间百分比。
 %nice列显示了运行正常进程所消耗的CPU 时间百分比。
 %system列显示了系统进程消耗的CPU时间百分比。
 %iowait列显示了IO等待所占用的CPU时间百分比
 %steal列显示了在内存相对紧张的环境下pagein强制对不同的页面进行的steal操作 。
 %idle列显示了CPU处在空闲状态的时间百分比。
 这个输出是对系统整体CPU使用状况的统计,每项的输出都非常直观,并且最后一行Average是个汇总行,是上面统计信息的一个平均值。
 需要注意的一点是:第一行的统计信息中包含了sar本身的统计消耗,所以%user列的值会偏高一点,不过,这不会对统计结果产生多大影响。
 在一个多CPU的系统中,如果程序使用了单线程,会出现这么一个现象,CPU的整体使用率不高,但是系统应用却响应缓慢,这可能是由于程序使用单线程的原因,单线程只使用一个CPU,导致这个CPU占用率为100%,无法处理其它请求,而其它的CPU却闲置,这就导致 了整体CPU使用率不高,而应用缓慢 现象的发生 。
 针对这个问题,可以对系统的每个CPU分开查询,统计每个CPU的使用情况:
[root@webserver ~]# sar -P 0 3 5
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver)        11/29/2008      _i686_  (8 CPU)

06:29:33 PM     CPU     %user     %nice   %system   %iowait    %steal     %idle
06:29:36 PM       0      3.00      0.00      0.33      0.00      0.00     96.67
06:29:39 PM       0      0.67      0.00      0.33      0.00      0.00     99.00
06:29:42 PM       0      0.00      0.00      0.33      0.00      0.00     99.67
06:29:45 PM       0      0.67      0.00      0.33      0.00      0.00     99.00
06:29:48 PM       0      1.00      0.00      0.33      0.33      0.00     98.34
Average:          0      1.07      0.00      0.33      0.07      0.00     98.53
 这个输出是对系统的第一颗CPU的信息统计,需要注意的是,sar中对CPU的计数是从0开始的,因此,“sar -P 0 3 5”表示对系统的第一颗CPU进行信息统计,“sar -P 4 3 5”则表示对系统的第五颗CPU进行统计。依次类推。可以看出,上面的系统有八颗CPU。
1.3 iostat命令
 iostat指令主要用于统计磁盘IO状态,但是也能查看CPU的使用信息,它的局限性是只能显示系统所有CPU的平均信息,看下面的一个输出:
[root@webserver ~]# iostat  -c
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver)        11/29/2008      _i686_  (8 CPU)

avg-cpu:  %user   %nice   %system  %iowait  %steal   %idle
           2.52    0.00    0.30     0.24     0.00    96.96
 在这里,我们使用了“-c”参数,只显示系统CPU的统计信息,输出中每项代表的含义与sar命令的输出项完全相同,不再详述。
1.4 uptime命令
 uptime是监控系统性能最常用的一个命令,主要用来统计系统当前的运行状况,输出的信息依次为:系统现在的时间、系统从上次开机到现在运行了多长时间、系统目前有多少登陆用户、系统在一分钟内、五分钟内、十五分钟内的平均负载。看下面的一个输出:
[root@webserver ~]# uptime
 18:52:11 up 27 days, 19:44,  2 users,  load average: 0.12, 0.08, 0.08
这里需要注意的是load average这个输出值,这三个值的大小一般不能大于系统CPU的个数,例如,本输出中系统有8个CPU,如果load average的三个值长期大于8时,说明CPU很繁忙,负载很高,可能会影响系统性能,但是偶尔大于8时,倒不用担心,一般不会影响系统性能。相反,如果load average的输出值小于CPU的个数,则表示CPU还有空闲的时间片,比如本例中的输出,CPU是非常空闲的。
1.5 本节小结
上面介绍了检查CPU使用状况的四个命令,通过这些命令需要了解的是:系统CPU是否出现性能瓶颈,也就是说,以上这些命令只能查看CPU是否繁忙,负载是否过大,但是无法知道CPU为何负载过大,因而,判断系统CPU出现问题后,要结合top、ps等命令进一步检查是由那些进程导致CPU负载过大的。引起CPU资源紧缺的原因可能是应用程序不合理造成的,也可能是硬件资源匮乏引起的,所以,要具体问题具体分析,或者优化应用程序,或者增加系统CPU资源。
2 内存性能评估
内存的管理和优化是系统性能优化的一个重要部分,内存资源的充足与否直接影响应用系统的使用性能,在进行内存优化之前,一定要熟悉linux的内存管理机制,这一点我们在前面的章节已经有深入讲述,本节的重点是如何通过系统命令监控linux系统的内存使用状况。
2.1 free 命令
free是监控linux内存使用状况最常用的指令,看下面的一个输出:
[root@webserver ~]# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          8111       7185        925          0        243       6299
-/+ buffers/cache:        643       7468
Swap:         8189          0       8189
  “free –m”表示以M为单位查看内存使用情况,在这个输出中,我们重点关注的应该是free列与cached列的输出值,由输出可知,此系统共8G内存,系统空闲内存还有925M,其中,Buffer Cache占用了243M,Page Cache占用了6299M,由此可知系统缓存了很多的文件和目录,而对于应用程序来说,可以使用的内存还有7468M,当然这个7468M包含了Buffer Cache和Page Cache的值。在swap项可以看出,交换分区还未使用。所以从应用的角度来说,此系统内存资源还非常充足。
  一般有这样一个经验公式:应用程序可用内存/系统物理内存>70%时,表示系统内存资源非常充足,不影响系统性能,应用程序可用内存/系统物理内存<20%时,表示系统内存资源紧缺,需要增加系统内存,20%<应用程序可用内存/系统物理内存<70%时,表示系统内存资源基本能满足应用需求,暂时不影响系统性能。
  free命令还可以适时的监控内存的使用状况,使用“-s”参数可以在指定的时间段内不间断的监控内存的使用情况:
[root@webserver ~]# free -b -s 5
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:    8505901056 7528706048  977195008          0  260112384 6601158656
-/+ buffers/cache:  667435008 7838466048
Swap:   8587149312     163840 8586985472

             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:    8505901056 7526936576  978964480          0  260128768 6601142272
-/+ buffers/cache:  665665536 7840235520
Swap:   8587149312     163840 8586985472

             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:    8505901056 7523987456  981913600          0  260141056 6601129984
-/+ buffers/cache:  662716416 7843184640
Swap:   8587149312     163840 8586985472
  其中,“-b”表示以千字节(也就是1024字节为单位)来显示内存使用情况。
2.2 通过watch与free相结合动态监控内存状况
 watch是一个非常有用的命令,几乎每个linux发行版都带有这个工具,通过watch,可以动态的监控命令的运行结果,省去手动执行的麻烦。
  可以在watch后面跟上需要运行的命令,watch就会自动重复去运行这个命令,默认是2秒钟执行一次,并把执行的结果更新在屏幕上。例如:
[root@webserver ~]# watch -n 3 -d free
 Every 3.0s: free                                   Sun Nov 30 16:23:20 2008

             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:       8306544    7349548     956996          0     203296    6500024
-/+ buffers/cache:     646228    7660316
Swap:      8385888        160    8385728
其中,“-n”指定重复执行的时间,“-d”表示高亮显示变动。
2.3 vmstat命令监控内存
vmstat命令在监控系统内存方面功能强大,请看下面的一个输出:
procs  ———–memory———-  —swap–  —–io—- –system–   —-cpu—-
 r  b   swpd    free buff    cache   si   so    bi    bo    in    cs    us sy id   wa
 0  0  906440  22796 155616 1325496  340  180    2     4     1     4    80  0  10  10
 0  0  906440  42796 155616 1325496  320  289    0    54    1095  287   70  15  0  15
 0  0  906440  42884 155624 1325748  236  387    2   102    1064   276  78  2   5  15
 对于内存的监控,在vmstat中重点关注的是swpd、si和so行,从这个输出可以看出,此系统内存资源紧缺,swpd占用了900M左右内存,si和so占用很大,而由于系统内存的紧缺,导致出现15%左右的系统等待,此时增加系统的内存是必须要做的。
2.4 sar -r命令组合
sar命令也可以监控linux的内存使用状况,可以通过“sar –r”组合查看系统内存和交换空间的使用率。请看下面的一个输出:
 [root@webserver ~]# sar -r 2 3
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver)        11/30/2008      _i686_  (8 CPU)

09:57:33 PM kbmemfree kbmemused  %memused kbbuffers  kbcached  kbcommit   %commit
09:57:35 PM    897988   7408556     89.19    249428   6496532    786556      4.71
09:57:37 PM    898564   7407980     89.18    249428   6496532    784276      4.70
09:57:39 PM    899196   7407348     89.17    249440   6496520    782132      4.69
Average:       898583   7407961     89.18    249432   6496528    784321      4.70
其中:
Kbmemfree表示空闲物理内存大小,kbmemused表示已使用的物理内存空间大小,%memused表示已使用内存占总内存大小的百分比,kbbuffers和kbcached分别表示Buffer Cache和Page Cache的大小,kbcommit和%commit分别表示应用程序当前使用的内存大小和使用百分比。
可以看出sar的输出其实与free的输出完全对应,不过sar更加人性化,不但给出了内存使用量,还给出了内存使用的百分比以及统计的平均值。从%commit项可知,此系统目前内存资源充足。
2.5 本节小结
 上面介绍了内存监控常用的几个指令以及一些经验规则,其实现在的系统在内存方面出现的瓶颈已经很少,因为内存价格很低,充足的内存已经完全能满足应用程序和系统本身的需要,如果系统在内存方面出现瓶颈,很大的可能是应用程序本身的问题造成的。
3 磁盘I/O性能评估
 在对磁盘I/O性能做评估之前,必须知道的几个方面是:
 熟悉RAID存储方式,可以根据应用的不同,选择不同的RAID方式,例如,如果一个应用经常有大量的读操作,可以选择RAID5方式构建磁盘阵列存储数据,如果应用有大量的、频繁的写操作,可以选择raid0存取方式,如果应用对数据安全要求很高,同时对读写也有要求的话,可以考虑raid01存取方式等等。
 尽可能用内存的读写代替直接磁盘I/O,使频繁访问的文件或数据放入内存中进行操作处理,因为内存读写操作比直接磁盘读写的效率要高千倍。
 将经常进行读写的文件与长期不变的文件独立出来,分别放置到不同的磁盘设备上。
 对于写操作频繁的数据,可以考虑使用裸设备代替文件系统。这里简要讲述下文件系统与裸设备的对比:
使用裸设备的优点有:
 数据可以直接读写,不需要经过操作系统级的缓存,节省了内存资源,避免了内存资源争用。
 避免了文件系统级的维护开销,比如文件系统需要维护超级块、I-node等。
 避免了操作系统的cache预读功能,减少了I/O请求。
使用裸设备的缺点是:
 数据管理、空间管理不灵活,需要很专业的人来操作。
其实裸设备的优点就是文件系统的缺点,反之也是如此,这就需要我们做出合理的规划和衡量,根据应用的需求,做出对应的策略。
下面接着介绍对磁盘IO的评估标准。
3.1 sar -d命令组合
 通过“sar –d”组合,可以对系统的磁盘IO做一个基本的统计,请看下面的一个输出:
[root@webserver ~]# sar -d 2 3
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver)        11/30/2008      _i686_  (8 CPU)

11:09:33 PM  DEV   tps   rd_sec/s wr_sec/s  avgrq-sz  avgqu-sz  await  svctm   %util
11:09:35 PM dev8-0  0.00  0.00     0.00      0.00      0.00      0.00   0.00    0.00

11:09:35 PM  DEV   tps  rd_sec/s  wr_sec/s  avgrq-sz  avgqu-sz  await   svctm   %util
11:09:37 PM dev8-0  1.00  0.00     12.00     12.00      0.00     0.00    0.00    0.00

11:09:37 PM   DEV   tps  rd_sec/s  wr_sec/s  avgrq-sz  avgqu-sz  await  svctm  %util
11:09:39 PM dev8-0  1.99   0.00    47.76     24.00     0.00      0.50    0.25    0.05

Average:  DEV     tps    rd_sec/s  wr_sec/s  avgrq-sz  avgqu-sz  await  svctm   %util
Average:  dev8-0  1.00   0.00      19.97     20.00      0.00     0.33    0.17    0.02
 对上面每项的输出解释如下:
 DEV表示磁盘设备名称。
 tps表示每秒到物理磁盘的传送数,也就是每秒的I/O流量。一个传送就是一个I/O请求,多个逻辑请求可以被合并为一个物理I/O请求。
 rd_sec/s表示每秒从设备读取的扇区数(1扇区=512字节)。
 wr_sec/s表示每秒写入设备的扇区数目。
 avgrq-sz表示平均每次设备I/O操作的数据大小(以扇区为单位)。
 avgqu-sz表示平均I/O队列长度。
 await表示平均每次设备I/O操作的等待时间(以毫秒为单位)。
 svctm表示平均每次设备I/O操作的服务时间(以毫秒为单位)。
 %util表示一秒中有百分之几的时间用于I/O操作。
Linux中I/O请求系统与现实生活中超市购物排队系统有很多类似的地方,通过对超市购物排队系统的理解,可以很快掌握linux中I/O运行机制。比如:
avgrq-sz类似与超市排队中每人所买东西的多少。
avgqu-sz类似与超市排队中单位时间内平均排队的人数。
await类似与超市排队中每人的等待时间。
svctm类似与超市排队中收银员的收款速度。
 %util类似与超市收银台前有人排队的时间比例。
对以磁盘IO性能,一般有如下评判标准:
 正常情况下svctm应该是小于await值的,而svctm的大小和磁盘性能有关,CPU、内存的负荷也会对svctm值造成影响,过多的请求也会间接的导致svctm值的增加。
 await值的大小一般取决与svctm的值和I/O队列长度以及I/O请求模式,如果svctm的值与await很接近,表示几乎没有I/O等待,磁盘性能很好,如果await的值远高于svctm的值,则表示I/O队列等待太长,系统上运行的应用程序将变慢,此时可以通过更换更快的硬盘来解决问题。
 %util项的值也是衡量磁盘I/O的一个重要指标,如果%util接近100%,表示磁盘产生的I/O请求太多,I/O系统已经满负荷的在工作,该磁盘可能存在瓶颈。长期下去,势必影响系统的性能,可以通过优化程序或者通过更换更高、更快的磁盘来解决此问题。
3.2 iostat –d命令组合
 通过“iostat –d”命令组合也可以查看系统磁盘的使用状况,请看如下输出:
 [root@webserver ~]#   iostat -d 2 3
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver)        12/01/2008      _i686_  (8 CPU)

Device:            tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn
sda               1.87         2.58       114.12    6479462  286537372

Device:            tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn
sda               0.00         0.00         0.00          0          0

Device:            tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn
sda               1.00         0.00        12.00          0         24
 对上面每项的输出解释如下:
 Blk_read/s表示每秒读取的数据块数。
 Blk_wrtn/s表示每秒写入的数据块数。
 Blk_read表示读取的所有块数
 Blk_wrtn表示写入的所有块数。
这里需要注意的一点是:上面输出的第一项是系统从启动以来到统计时的所有传输信息,从第二次输出的数据才代表在检测的时间段内系统的传输值。
可以通过Blk_read/s和Blk_wrtn/s的值对磁盘的读写性能有一个基本的了解,如果Blk_wrtn/s值很大,表示磁盘的写操作很频繁,可以考虑优化磁盘或者优化程序,如果Blk_read/s值很大,表示磁盘直接读取操作很多,可以将读取的数据放入内存中进行操作。对于这两个选项的值没有一个固定的大小,根据系统应用的不同,会有不同的值,但是有一个规则还是可以遵循的:长期的、超大的数据读写,肯定是不正常的,这种情况一定会影响系统性能。
“iostat –x”组合还提供了对每个磁盘的单独统计,如果不指定磁盘,默认是对所有磁盘进行统计,请看下面的一个输出:
[root@webserver ~]#   iostat -x /dev/sda  2 3
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver)        12/01/2008      _i686_  (8 CPU)

avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
           2.45    0.00    0.30    0.24    0.00   97.03

Device: rrqm/s  wrqm/s  r/s  w/s  rsec/s  wsec/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util
sda   0.01     12.48    0.10  1.78  2.58   114.03    62.33   0.07    38.39   1.30   0.24

avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
           3.97    0.00    1.83    8.19    0.00   86.14

Device:rrqm/s wrqm/s   r/s  w/s   rsec/s  wsec/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util
sda    0.00   195.00  0.00 18.00  0.00  1704.00    94.67     0.04    2.50   0.11   0.20

avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
           4.04    0.00    1.83    8.01    0.00   86.18

Device: rrqm/s  wrqm/s  r/s  w/s   rsec/s   wsec/s avgrq-sz avgqu-sz     await  svctm  %util
sda    0.00     4.50    0.00   7.00   0.00    92.00    13.14     0.01    0.79   0.14   0.10
这个输出基本与“sar –d”相同,需要说明的几个选项的含义为:
 rrqm/s表示每秒进行merged的读操作数目。
 wrqm/s表示每秒进行 merge 的写操作数目。
 r/s表示每秒完成读I/O设备的次数。
 w/s表示每秒完成写I/O设备的次数。
 rsec/s表示每秒读取的扇区数。
 wsec/s表示每秒写入的扇区数。
3.3 vmstat –d组合
 通过“vmstat –d”组合也可以查看磁盘的统计数据,情况下面的一个输出:

[root@webserver ~]# vmstat -d 3 2|grep sda
disk- ————reads———— ————writes———– —–IO——
     total  merged sectors    ms    total    merged   sectors      ms     cur    sec
sda  239588 29282  6481862  1044442 4538678  32387680 295410812  186025580  0   6179
disk- ————reads———— ————writes———– —–IO——
     total  merged  sectors  ms    total     merged    sectors     ms     cur   sec
sda  239588 29282  6481862 1044442 4538680   32387690 295410908 186025581  0   6179
 这个输出显示了磁盘的reads、writes和IO的使用状况。
3.4 本节小结
 上面主要讲解了对磁盘I/O的性能评估,其实衡量磁盘I/O好坏是多方面的,有应用程序本身的,也有硬件设计上的,还有系统自身配置的问题等,要解决I/O的瓶颈,关键是要提高I/O子系统的执行效率。例如,首要要从应用程序上对磁盘读写进行优化,能够放到内存执行的操作,尽量不要放到磁盘,同时对磁盘存储方式进行合理规划,选择适合自己的RAID存取方式,最后,在系统级别上,可以选择适合自身应用的文件系统,必要时使用裸设备提高读写性能。
4 网络性能评估
 网络性能的好坏直接影响应用程序对外提供服务的稳定性和可靠性,监控网络性能,可以从以下几个方面进行管理和优化。
4.1 通过ping命令检测网络的连通性
 如果发现网络反应 缓慢,或者连接中断,可以通过ping来测试网络的连通情况,请看下面的一个输出:
[root@webserver ~]# ping 10.10.1.254
PING 10.10.1.254 (10.10.1.254) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=0 ttl=64 time=0.235 ms
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.164 ms
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.210 ms
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.178 ms
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.525 ms
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=5 ttl=64 time=0.571 ms
64 bytes from 10.10.1.254: icmp_seq=6 ttl=64 time=0.220 ms
— 10.10.1.254 ping statistics —
7 packets transmitted, 7 received, 0% packet loss, time 6000ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.164/0.300/0.571/0.159 ms, pipe 2
 在这个输出中,time值显示了两台主机之间的网络延时情况,如果此值很大,则表示网络的延时很大,单位为毫秒。在这个输出的最后,是对上面输出信息的一个总结,packet loss表示网络的丢包率,此值越小,表示网络的质量越高。
4.2 通过netstat –i组合检测网络接口状况
netstat命令提供了网络接口的详细信息,请看下面的输出:
[root@webserver ~]# netstat -i
Kernel Interface table
Iface MTU  Met RX-OK     RX-ERR RX-DRP RX-OVR   TX-OK    TX-ERR TX-DRP TX-OVR       Flg
eth0  1500  0 1313129253  0      0       0     1320686497    0      0      0        BMRU
eth1  1500  0 494902025   0      0       0     292358810     0      0      0        BMRU
lo   16436  0 41901601    0      0       0     41901601      0      0      0        LRU
 对上面每项的输出解释如下:
 Iface表示网络设备的接口名称。
 MTU表示最大传输单元,单位字节。
 RX-OK/TX-OK表示已经准确无误的接收/发送了多少数据包。
 RX-ERR/TX-ERR表示接收/发送数据包时产生了多少错误。
 RX-DRP/TX-DRP表示接收/发送数据包时丢弃了多少数据包。
 RX-OVR/TX-OVR表示由于误差而遗失了多少数据包。
 Flg表示接口标记,其中:
 L:表示该接口是个回环设备。
 B:表示设置了广播地址。
 M:表示接收所有数据包。
 R:表示接口正在运行。
 U:表示接口处于活动状态。
 O:表示在该接口上禁用arp。
 P:表示一个点到点的连接。
正常情况下,RX-ERR/TX-ERR、RX-DRP/TX-DRP和RX-OVR/TX-OVR的值都应该为0,如果这几个选项的值不为0,并且很大,那么网络质量肯定有问题,网络传输性能也一定会下降。
当网络传输存在问题是,可以检测网卡设备是否存在故障,如果可能,可以升级为千兆网卡或者光纤网络,还可以检查网络部署环境是否合理。
4.3 通过netstat –r组合检测系统的路由表信息
 在网络不通,或者网络异常时,首先想到的就是检查系统的路由表信息,“netstat –r”的输出结果与route命令的输出完全相同,请看下面的一个实例:
[root@webserver ~]#  netstat -r
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags   MSS Window  irtt Iface
10.10.1.0       *               255.255.255.0   U         0   0       0  eth0
192.168.200.0   *               255.255.255.0   U         0   0       0  eth1
169.254.0.0     *               255.255.0.0     U         0   0       0  eth1
default         10.10.1.254     0.0.0.0         UG        0   0       0  eth0
 关于输出中每项的具体含义,已经在前面章节进行过详细介绍,这里不再多讲,这里我们重点关注的是default行对应的值,default项表示系统的默认路由,对应的网络接口为eth0。
4.4 通过sar –n组合显示系统的网络运行状态
 sar提供四种不同的选项来显示网络统计信息,通过“-n”选项可以指定4个不同类型的开关:DEV、EDEV、SOCK和FULL。DEV显示网络接口信息,EDEV显示关于网络错误的统计数据,SOCK显示套接字信息,FULL显示所有三个开关。请看下面的一个输出:
[root@webserver ~]# sar -n DEV 2 3
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver)        12/01/2008      _i686_  (8 CPU)

02:22:31 PM     IFACE   rxpck/s   txpck/s    rxkB/s    txkB/s   rxcmp/s   txcmp/s  rxmcst/s
02:22:33 PM        lo     31.34     31.34     37.53     37.53      0.00      0.00      0.00
02:22:33 PM      eth0    199.50    279.60     17.29    344.12      0.00      0.00      0.00
02:22:33 PM      eth1      5.47      4.98      7.03      0.36      0.00      0.00      0.00
02:22:33 PM      sit0      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00

02:22:33 PM     IFACE   rxpck/s   txpck/s    rxkB/s    txkB/s   rxcmp/s   txcmp/s  rxmcst/s
02:22:35 PM        lo     67.66     67.66     74.34     74.34      0.00      0.00      0.00
02:22:35 PM      eth0    159.70    222.39     19.74    217.16      0.00      0.00      0.00
02:22:35 PM      eth1      3.48      4.48      0.44      0.51      0.00      0.00      0.00
02:22:35 PM      sit0      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00

02:22:35 PM     IFACE   rxpck/s   txpck/s    rxkB/s    txkB/s   rxcmp/s   txcmp/s  rxmcst/s
02:22:37 PM        lo      4.52      4.52      9.25      9.25      0.00      0.00      0.00
02:22:37 PM      eth0    102.51    133.67     20.67    116.14      0.00      0.00      0.00
02:22:37 PM      eth1     27.14     67.34      2.42     89.26      0.00      0.00      0.00
02:22:37 PM      sit0      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00

Average:        IFACE   rxpck/s   txpck/s    rxkB/s    txkB/s   rxcmp/s   txcmp/s  rxmcst/s
Average:           lo     34.61     34.61     40.48     40.48      0.00      0.00      0.00
Average:         eth0    154.08    212.15     19.23    226.17      0.00      0.00      0.00
Average:         eth1     11.98     25.46      3.30     29.85      0.00      0.00      0.00
Average:         sit0      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00
对上面每项的输出解释如下:
 IFACE表示网络接口设备。
 rxpck/s表示每秒钟接收的数据包大小。
 txpck/s表示每秒钟发送的数据包大小。
 rxkB/s表示每秒钟接收的字节数。
 txkB/s表示每秒钟发送的字节数。
 rxcmp/s表示每秒钟接收的压缩数据包。
 txcmp/s表示每秒钟发送的压缩数据包。
 rxmcst/s表示每秒钟接收的多播数据包。
通过“sar –n”的输出,可以清楚的显示网络接口发送、接收数据的统计信息。此外还可以通过“sar -n EDEV 2 3”来统计网络错误信息等。
4.5 小结
本节通过几个常用的网络命令介绍了对网络性能的评估,事实上,网络问题是简单而且容易处理的,只要我们根据上面给出的命令,一般都能迅速定位问题。解决问题的方法一般是增加网络带宽,或者优化网络部署环境。
 除了上面介绍的几个命令外,排查网络问题经常用到的命令还有traceroute,主要用于跟踪数据包的传输路径,还有nslookup命令,主要用于判断DNS解析信息。

转载请注明:靠谱运维 » 细说Linux系统优化-实践篇

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(3)个小伙伴在吐槽
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    ixdba2012-06-08 00:34 回复
  2. A simple and itnlleignet point, well made. Thanks!
    Roberta2012-08-02 00:27 回复
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