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性能测试指标评估必读

发表于:2018-07-23 作者:糖小幽 来源:软件测试君
一、影响Linux服务器性能的因素
1. 操作系统级
· CPU
· 内存
· 磁盘I/O带宽
· 网络I/O带宽
2. 程序应用级
二、系统性能评估标准
影响性能因素
影响性能因素 评判标准
糟糕
CPU user% + sys%< 70% user% + sys%= 85% user% + sys% >=90%
内存 Swap In(si)=0Swap Out(so)=0 Per CPU with 10 page/s More Swap In & Swap Out
磁盘 iowait % < 20% iowait % =35% iowait % >= 50%
 
其中:
%user:表示CPU处在用户模式下的时间百分比。
%sys:表示CPU处在系统模式下的时间百分比。
%iowait:表示CPU等待输入输出完成时间的百分比。
swap in:即si,表示虚拟内存的页导入,即从SWAP DISK交换到RAM
swap out:即so,表示虚拟内存的页导出,即从RAM交换到SWAP DISK。
三、系统性能分析工具
1.常用系统命令
Vmstat、sar、iostat、netstat、free、ps、top等
2.常用组合方式
• 用vmstat、sar、iostat检测是否是CPU瓶颈
• 用free、vmstat检测是否是内存瓶颈
• 用iostat检测是否是磁盘I/O瓶颈
• 用netstat检测是否是网络带宽瓶颈
四、Linux性能评估与优化
1. 系统整体性能评估(uptime命令)

Shell

 

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[root@server ~]# uptime

16:38:00 up 118 days, 3:01, 5 users, load average1.22, 1.02, 0.91

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。
2. CPU性能评估
(1)利用vmstat命令监控系统CPU
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一个负载情况。
下面是vmstat命令在某个系统的输出结果:

Shell

 

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[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

· 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。
· Cpu
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。
(2)利用sar命令监控系统CPU
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:

Shell

 

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[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 90.08 0.00 0.13 0.16 0.00 9.63

11:41:39 AM all 0.38 0.00 0.17 0.04 0.00 99.41

Averageall 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。
问题
1.你是否遇到过系统CPU整体利用率不高,而应用缓慢的现象?
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。
3. 内存性能评估
(1)利用free指令监控内存
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:

Shell

 

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[root@webserver ~]# free -m

total used free shared buffers cached

Mem8111 7185 926 0 243 6299

-/+ buffers/cache643 7468

Swap8189 0 8189

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。
(2)利用vmstat命令监控内存

Shell

 

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[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

· 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。
4.磁盘I/O性能评估
(1)磁盘存储基础
· 熟悉RAID存储方式,可以根据应用的不同,选择不同的RAID方式。
· 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。
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。
(2)利用iostat评估磁盘性能

Shell

 

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[root@webserver ~]# iostat -d 2 3

Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 12/01/2008 _i686_ (8 CPU)

 

Devicetps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn

sda 1.87 2.58 114.12 6479462 286537372

 

Devicetps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn

sda 0.00 0.00 0.00 0 0

 

Devicetps 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。
1. 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。
2. 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。
(3)利用sar评估磁盘性能
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:

Shell

 

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[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

 

AverageDEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util

Averagedev8-0 1.00 0.00 19.97 20.00 0.00 0.33 0.17 0.02

需要关注的几个参数含义:
· 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。
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。
5. 网络性能评估
(1)通过ping命令检测网络的连通性
(2)通过netstat –i组合检测网络接口状况
(3)通过netstat –r组合检测系统的路由表信息
(4)通过sar –n组合显示系统的网络运行状态
五、Oracle在Linux下的性能优化
Oracle数据库内存参数的优化
· 与oracle相关的系统内核参数
· SGA、PGA参数设置
Oracle下磁盘存储性能优化
· 文件系统的选择(ext2/ext3、xfs、ocfs2)
· Oracle ASM存储
1.优化oracle性能参数之前要了解的情况
· 1)物理内存有多大
· 2)操作系统估计要使用多大内存
· 3)数据库是使用文件系统还是裸设备
· 4)有多少并发连接
· 5)应用是OLTP类型还是OLAP类型
2.oracle数据库内存参数的优化
(1)系统内核参数
修改 /etc/sysctl.conf 这个文件,加入以下的语句:

Shell

 

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kernel.shmmax = 2147483648

 

kernel.shmmni = 4096

 

kernel.shmall = 2097152

 

kernel.sem = 250 32000 100 128

 

fs.file-max = 65536

 

net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000

参数依次为:
· Kernel.shmmax:共享内存段的最大尺寸(以字节为单位)。
· Kernel.shmmni:系统中共享内存段的最大数量。
· Kernel.shmall:共享内存总量,以页为单位。
· fs.file-max:文件句柄数,表示在Linux系统中可以打开的文件数量。
· net.ipv4.ip_local_port_range:应用程序可使用的IPv4端口范围。
需要注意的几个问题
关于Kernel.shmmax
Oracle SGA 由共享内存组成,如果错误设置 SHMMAX可能会限制SGA 的大小,SHMMAX设置不足可能会导致以下问题:ORA-27123:unable to attach to shared memory segment,如果该参数设置小于Oracle SGA设置,那么SGA就会被分配多个共享内存段。这在繁忙的系统中可能成为性能负担,带来系统问题。
Oracle建议Kernel.shmmax最好大于sga,以让oracle共享内存区SGA在一个共享内存段中,从而提高性能。
关于Kernel.shmall
表示系统共享内存总大小,以页为单位。
一个32位的Linux系统,8G的内存,可以设置kernel.shmall = 2097152,即为: 2097152*4k/1024/1024 = 8G就是说可用共享内存一共8G,这里的4K是32位操作系统一页的大小,即4096字节。
关于Kernel.shmmni
表示系统中共享内存段的最大数量。系统默认是4096,一般无需修改,在SUN OS下还有Kernel.shmmin参数,表示共享内存段最小尺寸,勿要混肴!
(2)SGA、PAG参数的设置
A Oracle在内存管理方面的改进
Oracle 9i通过参数PGA_AGGREGATE_TARGET参数实现PGA自动管理 Oracle 10g通过参数SGA_TARGET参数实现了SGA的自动管理,
Oracle 11g实现了数据库所有内存块的全自动化管理,使得动态管理SGA和PGA成为现实。
自动内存管理的两个参数:
· MEMORY_TARGET:表示整个ORACLE实例所能使用的内存大小,包括PGA和SGA的整体大小,即这个参数是动态的,可以动态控制SGA和PGA的大小。
· MEMORY_MAX_TARGET:这个参数定义了MEMORY_TARGET最大可以达到而不用重启实例的值,如果没有设置MEMORY_MAX_TARGET值,默认等于MEMORY_TARGET的值。
使用动态内存管理时,SGA_TARGET和PGA_AGGREGATE_TARGET代表它们各自内存区域的最小设置,要让Oracle完全控制内存管理,这两个参数应该设置为0。
B Oracle五种内存管理方式
· 自动内存管理,即AMM (Automatic Memory Management)
· 自动共享内存管理,即ASMM(Automatic Shared Memory Management)
· 手动共享内存管理
· 自动PGA管理
· 手动PGA管理
自动内存管理(AMM)
默认安装oracle11g的实例就是AMM方式。通过如下查看:
示例如下:

Shell

 

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SQLshow parameters target

NAME TYPE VALUE

———— ——————— —————— ———————-

archive_lag_target integer 0

db_flashback_retention_target integer 1860

fast_start_io_target integer 0

fast_start_mttr_target integer 0

memory_max_target big integer 1400M

memory_target big integer 1400M

pga_aggregate_target big integer 0

sga_target big integer 0

注意:如果初始化参数 LOCK_SGA = true ,则 AMM 是不可用的。
自动共享内存管理
自动共享内存管理是oracle10g引进的,如果要使用自动共享内存管理,只需设置MEMORY_TARGET=0,然后显式指定SGA_TARGET即可。
示例如下:

Shell

 

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SQLalter system set memory_target=0 scope=both;

System altered.

SQLalter system set sga_target=1024m scope=both;

System altered.

SQL>

手工共享内存管理
Oracle9i以及以前版本,只能手工设置共享内存管理,如果要使用手动共享内存管理,首先需要设置SGA_TARGET 与MEMORY_TARGET为0。
SGA包含主要参数有:
· share_pool_size:共享池大小,建议300-500M之间。
· Log_buffer:日志缓冲区大小,建议1-3M之间。
· Large_pool_size:大缓冲池大小,非MTS系统,建议在20-30M之间。
· Java_pool_size:java池大小,没有java应用时,建议10-20M之间。
· db_cache_size:数据缓冲区大小,根据可使用内存大小,尽可能大。
自动PAG管理
Oracle9i版本引入了自动PGA管理,如果使用的是AMM管理方式,则无需担心PGA的配置,但是如果对对AMM管理不放心的话,可以设置自动PGA管理,设置
WORKAREA_SIZE_POLICY = AUTO
然后指定PGA_AGGREGATE_TARGET大小即可。,
手工PAG管理
如果要做到精确的控制PGA,还可以设置手动管理PGA,设置
WORKAREA_SIZE_POLICY = manual
然后分别指定PGA相关参数即可:
PGA相关参数有:
SORT_AREA_SIZE
SORT_AREA_RETAINED_SIZE,
3.Oracle下磁盘存储性能优化
① 选择文件系统存取数据
文件系统的选择
· 单一文件系统(ext2、ext3、xfs等)
· 集群文件系统(gfs、ocfs2)
文件系统存储优缺点:
优点:管理维护方便。
缺点:数据读写要经过操作系统级的缓存,效率不是很高。
② ASM(Automatic Storage Management)
ASM优点:
数据可直接读写,无需经过操作系统存取效率很高,读写效率与直接的原始设备基本相同。
Oracle提供了专门的管理和维护工具