Linuxvmstat命令详解
⼀、vmstat命令介绍
  vmstat主要是⽤来检测虚拟内存的，可以展现给定时间间隔的服务器的状态值，包括CPU使⽤率，内存使⽤率，虚拟内存交换情况，IO 读写情况等。⼀般vmstat⼯具的使⽤是通过两个数字参数来完成的，第⼀个参数是采样的时间间隔数，单位是秒，第⼆个参数是采样的次数，如：
➜  test vmstat 21      #2表⽰每隔两秒采集⼀次服务器状态，1表⽰只采集⼀次
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
r  b  swpd  free  buff  cache  si  so    bi    bo  in  cs us sy id wa st
10054037444452688211656000700129700
在实际应⽤过程中，我们会在⼀段时间内⼀直监控，不想监控直接结束vmstat就⾏了，例如：
➜  test vmstat 2
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
r  b  swpd  free  buff  cache  si  so    bi    bo  in  cs us sy id wa st
10053972444452688221524000700129700
1005394448445268822156800011442737854129800
00053943004452688221580000235906823019800
000539252044526882215800003242327807029800
000539251644526882216880006644008066129800
上⾯的命令表⽰vmstat每2秒采集⼀次数据，⼀直采集，直到我结束程序。vmstat命令常⽤的选项如下：
选项功能
-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
-
s显⽰内存相关统计信息及多种系统活动数量
-d显⽰磁盘相关的统计信息
-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) 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
1.1、vmstat各个参数的含义
procs
r：运⾏队列中进程的数量，这些进程都是可运⾏状态，都在等待CPU的分配
  解释：当这个值超过了CPU数⽬，就会出现CPU瓶颈，如果运⾏队列过⼤，表⽰你的CPU很繁忙，⼀般会造成CPU使⽤率很⾼
b：被blocked(阻塞)的进程数，正在等待IO
memory
swpd：使⽤的虚拟内存的⼤⼩，单位是KB
  解释：如果该值⼤于0，表⽰你的机器物理内存不⾜了，如果不是程序内存泄露的原因，那么你该升级内存了或者把耗内存的任务迁移到其他机器
free：可⽤的物理内存⼤⼩，单位是KB
buff：物理内存⽤来缓存读写操作的buffer⼤⼩，单位是KB
cache：物理内存⽤来缓存进程地址空间的cache⼤⼩，单位是KB
swap
si(换⼊)：每秒从SWAP(交换分区)读⼊到RAM（swap in）的⼤⼩，单位是KB
so(换出)：每秒从RAM写出到SWAP（swap out）的⼤⼩，单位是KB
  解释：内存够⽤的时候，这2个值都是0，如果这2个值长期⼤于0时，系统性能会受到影响。有些朋友看到空闲内存(free)很少时，就认为内存不够⽤了，不能光看这⼀点，还要结合si和so，如果free很少，但是si和so也很少(⼤多时候是0)，那么不⽤担⼼，系统性能这时不会受到影响。
io
bi：每秒从⽂件系统或SWAP读⼊到RAM（blocks in）的块数，block(1KB磁盘块)为单位
bo：每秒从RAM写出到⽂件系统或SWAP（blocks out）的块数，block(1KB磁盘块)为单位
  解释：随机磁盘读写的时候，这2个值越⼤（如超出1024k)，能看到CPU在IO等待的值也会越⼤。
system
in：每秒的中断数
cs：系统每秒进⾏上下⽂切换的次数
  解释：cs表⽰每秒上下⽂切换的次数，例如，当我们调⽤系统函数，就要进⾏上下⽂切换；当进⾏线程的切换，也要进⾏上下⽂切换，这个值越⼩越好。例如在apache和nginx这种web服务器中，我们⼀般做性能测试时会进⾏⼏千并发甚⾄⼏万并发的测试，选择web服务器的进程可以由进程或者线程的峰值⼀直下调，压测，直到cs到⼀个⽐较⼩的值，这个进程或线程数就是⽐较合适的值了。系统调⽤也是如此，每次调⽤系统函数，我们的代码就会进⼊到内核空间(内核态)，导致上下⽂切换，这个过程很耗资源，所以要尽量避免频繁的系统调⽤。上下⽂切换次数过多表⽰你的CPU⼤部分时间浪费在上下⽂切换中，导致CPU⼲正经事的时间少了。
cpu
us：⽤户空间占⽤CPU的百分⽐
  解释：us的值⽐较⾼时，说明⽤户进程消耗的CPU时间⽐较多，但是如果长期超过50%，那么我们就该考虑优化程序算法或者进⾏加速。
sy：内核空间占⽤CPU的百分⽐
  解释：sy的值⾼时，说明系统内核消耗的CPU资源多，这并不是良性表现，我们应该检查原因。
id：CPU空闲的百分⽐
wa：CPU等待IO的百分⽐
  解释：wa的值⾼时，说明CPU等待IO的时间⽐较多，这可能是⼤量的磁盘随机访问造成的，也有可能是磁盘出现瓶颈。
st：来⾃于虚拟机偷取的CPU所占的百分⽐
1.2、vmstat命令使⽤实例
【例1】显⽰活跃和⾮活跃内存
➜  test vmstat -a 1    #每秒输出⼀次信息
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
r  b  swpd  free  inact active  si  so    bi    bo  in  cs us sy id wa st
200538806449198243586956000701129700
100538807249198243587040000036076841119800
000538782449198363587388000037617198129800
100538782449198363587388000035586897119800
100538901249198523587388000036996932129800
⼆、虚拟内存相关知识
  在系统中运⾏的每个进程都需要使⽤到内存，但并不是所有的进程每时每刻都会使⽤到内存。当系统
运⾏所需内存超过实际的物理内存时，系统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，将这部分数据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。⽽交换是将整个进程，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。尽管Page-Out不是经常发⽣，但是如果Page-Out频繁不断地发⽣，直到当内核管理分页的时间超过了运⾏程序的时间时，系统性能会急剧下降。这时的系统已经运⾏的⾮常慢或进⼊暂停状态，这种状态也被称作thrashing(颠簸)。
三、总结
  vmstat是⼀个服务器监控命令，通过vmstat可以看到CPU和内存的使⽤情况。⽬前说来，对于服务器监控有⽤处的度量主要有：
r（运⾏队列）
pi（页导⼊）
us（⽤户CPU）
sy（系统CPU）
id（空闲CPU）
通过vmstat来识别CPU瓶颈：
  r（运⾏队列）展⽰了正在执⾏和等待CPU资源的任务个数，当这个值超过了CPU数⽬，就会出现CPU瓶颈。
Linux下查看CPU核⼼数的命令：
cat /proc/cpuinfo|grep processor|wc -l
解决CPU瓶颈的办法如下：
nginx停止命令1. 增加CPU个数或核数(推荐)
2. 调整任务的执⾏时间，如把⼤任务放到系统不繁忙的时候进⾏，进⽽平衡系统的任务。
3. 调整已有任务的优先级
通过vmstat识别CPU满负荷：
  ⾸先需要声明⼀点的是，vmstat中CPU的度量是百分⽐的。当us＋sy的值接近100的时候，表⽰CPU正在接近满负荷⼯作。但要注意的是，CPU满负荷⼯作并不能说明什么，Linux总是试图要CPU尽可能的繁忙，使得任务的吞吐量最⼤化。唯⼀能够确定CPU瓶颈的还是
r（运⾏队列）的值。
通过vmstat识别内存瓶颈：
  当内存的需求⼤于实际的物理内存时，服务器就会启动虚拟内存机制，通过虚拟内存，可以将内存段移到SWAP DISK的特殊磁盘段上，这样就会出现虚拟内存的页导⼊和页导出现象。页导出并不能说明出现了内存瓶颈，虚拟内存系统经常会对内存段进⾏页导出，但是页导⼊操作就表明服务器需要更多的内存了，页导⼊需要从SWAP DISK上将内存段复制回内存，导致服务器速度变慢。
解决内存瓶颈的办法如下：
1. 最简单的，增加内存(推荐)
2. 改⼩SGA，使得对内存的需求减少
3. 改⼩PGA，使得对内存的需求减少

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