关于linux:Linux之vmstat命令

【Linux 常用命令速查手册】关注【入门小站】，后盾回复「1001」自取。

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、过程、CPU 流动进行监控。他是对系统的整体状况进行统计，不足之处是无奈对某个过程进行深入分析。vmstat 工具提供了一种低开销的零碎性能察看形式。因为 vmstat 自身就是低开销工具，在十分高负荷的服务器上，你须要查看并监控零碎的衰弱状况, 在管制窗口还是可能应用 vmstat 输入后果.

物理内存和虚拟内存区别

间接从物理内存读写数据要比从硬盘读写数据要快的多，因而，咱们心愿所有数据的读取和写入都在内存实现，而内存是无限的，这样就引出了物理内存与虚拟内存的概念。

物理内存就是零碎硬件提供的内存大小，是真正的内存，绝对于物理内存，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有余而提出的策略，它是利用磁盘空间虚构出的一块逻辑内存，用作虚拟内存的磁盘空间被称为替换空间（Swap Space）。

作为物理内存的扩大，linux 会在物理内存不足时，应用替换分区的虚拟内存，更具体的说，就是内核会将临时不必的内存块信息写到替换空间，这样以来，物理内存失去了开释，这块内存就能够用于其它目标，当须要用到原始的内容时，这些信息会被从新从替换空间读入物理内存。

linux 的内存治理采取的是分页存取机制，为了保障物理内存能失去充沛的利用，内核会在适当的时候将物理内存中不常常应用的数据块主动替换到虚拟内存中，而将常常应用的信息保留到物理内存。

要深刻理解 linux 内存运行机制，须要晓得上面提到的几个方面：

• 首先，Linux 零碎会不断的进行页面替换操作，以放弃尽可能多的闲暇物理内存，即便并没有什么事件须要内存，Linux 也会替换出临时不必的内存页面。这能够防止期待交换所需的工夫。
• 其次，linux 进行页面替换是有条件的，不是所有页面在不必时都替换到虚拟内存，linux 内核依据”最近最常常应用“算法，仅仅将一些不常常应用的页面文件替换到虚拟内存，有时咱们会看到这么一个景象：linux 物理内存还有很多，然而替换空间也应用了很多。其实，这并不奇怪，例如，一个占用很大内存的过程运行时，须要消耗很多内存资源，此时就会有一些不罕用页面文件被替换到虚拟内存中，但起初这个占用很多内存资源的过程完结并开释了很多内存时，方才被替换进来的页面文件并不会主动的替换进物理内存，除非有这个必要，那么此刻零碎物理内存就会闲暇很多，同时替换空间也在被应用，就呈现了方才所说的景象了。对于这点，不必放心什么，只有晓得是怎么一回事就能够了。
• 最初，替换空间的页面在应用时会首先被替换到物理内存，如果此时没有足够的物理内存来包容这些页面，它们又会被马上替换进来，如此以来，虚拟内存中可能没有足够空间来存储这些替换页面，最终会导致 linux 呈现假死机、服务异样等问题，linux 尽管能够在一段时间内自行复原，然而复原后的零碎曾经根本不可用了。

虚拟内存原理

在零碎中运行的每个过程都须要应用到内存，但不是每个过程都须要每时每刻应用零碎调配的内存空间。当零碎运行所需内存超过理论的物理内存，内核会开释某些过程所占用但未应用的局部或所有物理内存，将这部分材料存储在磁盘上直到过程下一次调用，并将开释出的内存提供给有须要的过程应用。

在 Linux 内存治理中，次要是通过“调页 Paging”和“替换 Swapping”来实现上述的内存调度。调页算法是将内存中最近不常应用的页面换到磁盘上，把流动页面保留在内存中供过程应用。替换技术是将整个过程，而不是局部页面，全副替换到磁盘上。

分页 (Page) 写入磁盘的过程被称作 Page-Out，分页 (Page) 从磁盘从新回到内存的过程被称作 Page-In。当内核须要一个分页时，但发现此分页不在物理内存中(因为曾经被 Page-Out 了)，此时就产生了分页谬误（Page Fault）。

当零碎内核发现可运行内存变少时，就会通过 Page-Out 来开释一部分物理内存。只管 Page-Out 不是常常产生，然而如果 Page-out 频繁一直的产生，直到当内核治理分页的工夫超过运行程式的工夫时，零碎效力会急剧下降。这时的零碎曾经运行十分慢或进入暂停状态，这种状态亦被称作 thrashing(平稳)。

命令格局

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]

命令性能

用来显示虚拟内存的信息

命令参数

• -a：显示沉闷和非沉闷内存
• -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：显示内存相干统计信息及多种系统活动数量。
• delay：刷新工夫距离。如果不指定，只显示一条后果。
• count：刷新次数。如果不指定刷新次数，但指定了刷新工夫距离，这时刷新次数为无穷。
• -d：显示磁盘相干统计信息。
• -p：显示指定磁盘分区统计信息
• -S：应用指定单位显示。参数有 k、K、m、M，别离代表 1000、1024、1000000、1048576 字节（byte）。默认单位为 K（1024 bytes）
• -V：显示 vmstat 版本信息。

显示虚拟内存应用状况

> vmstat | column -t

column -t是为了表头和数据列对齐, 便于查看

表头字段阐明

• Procs（过程）：
• r: 运行队列中过程数量
• b: 期待 IO 的过程数量
• Memory（内存）：
• swpd: 应用虚拟内存大小
• 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: 每秒从替换区写到内存的大小
• so: 每秒写入替换区的内存大小
• IO：（当初的 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

零碎：

• in: 每秒中断数，包含时钟中断。
• cs: 每秒上下文切换数。
• CPU（以百分比示意）：
• us: 用户过程执行工夫(user time)
• sy: 零碎过程执行工夫(system time)
• id: 闲暇工夫(包含 IO 等待时间), 中央处理器的闲暇工夫。以百分比示意。
• wa: 期待 IO 工夫

备注：如果 r 常常大于 4，且 id 常常少于 40，示意 cpu 的负荷很重。如果 pi，po 长期不等于 0，示意内存不足。如果 disk 常常不等于 0，且在 b 中的队列 大于 3，示意 io 性能不好。Linux 在具备高稳定性、可靠性的同时，具备很好的可伸缩性和扩展性，可能针对不同的利用和硬件环境调整，优化出满足以后利用须要的最佳性能。因而企业在保护 Linux 零碎、进行零碎调优时，理解零碎性能剖析工具是至关重要的。

5 秒工夫内进行 5 次采样

> vmstat 1 5

1 是采样工夫距离, 单位是秒. 5 是采样的总次数

显示沉闷和非沉闷内存

> vmstat -a 1 5

应用 - a 选项显示沉闷和非沉闷内存时，所显示的内容除减少 inact 和 active 外，其余显示内容与例子 1 雷同。

Memory（内存)

• inact: 非沉闷内存大小（当应用 - a 选项时显示）
• active: 沉闷的内存大小（当应用 - a 选项时显示）

查看零碎曾经 fork 了多少次

> vmstat -f
164889872 forks

这个数据是从 /proc/stat 中的 processes 字段里获得的

查看内存应用的详细信息

> vmstat -s
       3882032 K total memory
       921952 K used memory
      2505960 K active memory
       621748 K inactive memory
       154180 K free memory
       198460 K buffer memory
      2607440 K swap cache
            0 K total swap
            0 K used swap
            0 K free swap
    111113294 non-nice user cpu ticks
        17688 nice user cpu ticks
     52090953 system cpu ticks
  17962243142 idle cpu ticks
     20022667 IO-wait cpu ticks
            0 IRQ cpu ticks
       888181 softirq cpu ticks
            0 stolen cpu ticks
    442073539 pages paged in
   2006672432 pages paged out
            0 pages swapped in
            0 pages swapped out
    252048353 interrupts
   2496649494 CPU context switches
   1524477152 boot time
    164890019 forks

这些信息的别离来自于 /proc/meminfo,/proc/stat 和/proc/vmstat

查看磁盘的读 / 写

> vmstat -d

这些信息次要来自于 /proc/diskstats.merged: 示意一次来自于合并的写 / 读申请, 个别零碎会把多个连贯 / 邻近的读 / 写申请合并到一起来操作.

查看 /dev/sda1 磁盘的读 / 写

> vmstat -p /dev/vda1
vda1          reads   read sectors  writes    requested writes
            30818491  884145470  230580804 4013352345

这些信息次要来自于/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申请次数。

查看零碎的 slab 信息

> vmstat -m
Cache                       Num  Total   Size  Pages
isofs_inode_cache            12     12    640     12
ext4_groupinfo_4k           420    420    136     30
ext4_inode_cache         208902 208995   1032     15
ext4_xattr                   92     92     88     46
ext4_free_data             1408   1408     64     64
ext4_allocation_context      64     64    128     32
ext4_io_end                3416   3528     72     56
ext4_extent_status        96068 257346     40    102
jbd2_journal_handle         170    170     48     85
jbd2_journal_head           900    900    112     36
jbd2_revoke_table_s         256    256     16    256
jbd2_revoke_record_s       1152   1664     32    128
ip6_dst_cache                36     36    448     18
RAWv6                        13     13   1216     13
UDPLITEv6                     0      0   1216     13
UDPv6                        26     26   1216     13
tw_sock_TCPv6               240    240    256     16
TCPv6                        76    135   2176     15
cfq_queue                    34     34    232     17
Cache                       Num  Total   Size  Pages
bsg_cmd                       0      0    312     13
mqueue_inode_cache           18     18    896     18
hugetlbfs_inode_cache        13     13    608     13
configfs_dir_cache           92     92     88     46
dquot                       208    208    256     16
userfaultfd_ctx_cache         0      0    128     32
fanotify_event_info        2044   2044     56     73
dnotify_mark                630    952    120     34
pid_namespace                 0      0   2176     15
posix_timers_cache            0      0    248     16
UDP-Lite                      0      0   1088     15
flow_cache                    0      0    144     28
xfrm_dst_cache                0      0    576     14
UDP                         135    135   1088     15
tw_sock_TCP                 256    256    256     16
TCP                         144    144   1984     16
scsi_data_buffer              0      0     24    170
blkdev_queue                 15     15   2128     15
blkdev_requests              63     63    384     21
Cache                       Num  Total   Size  Pages
blkdev_ioc                  195    195    104     39
user_namespace                0      0    280     14
sock_inode_cache            185    252    640     12
net_namespace                 0      0   4992      6
shmem_inode_cache           855    888    680     12
Acpi-ParseExt              3472   3472     72     56
Acpi-Namespace              510    510     40    102
taskstats                    24     24    328     12
proc_inode_cache          22416  22980    656     12
sigqueue                     50     50    160     25
bdev_cache                   38     38    832     19
sysfs_dir_cache           12276  12276    112     36
inode_cache                8602   8840    592     13
dentry                   760606 769671    192     21
iint_cache                    0      0     80     51
selinux_inode_security     9843   9843     80     51
buffer_head              337830 354003    104     39
vm_area_struct             5411   5940    216     18
mm_struct                   180    240   1600     20
Cache                       Num  Total   Size  Pages
files_cache                 173    204    640     12
signal_cache                147    168   1152     14
sighand_cache               137    180   2112     15
task_xstate                 361    361    832     19
task_struct                 202    224   4016      8
anon_vma                   2604   3162     80     51
shared_policy_node         9652  12325     48     85
numa_policy                  15     15    264     15
radix_tree_node           97524 106330    584     14
idr_layer_cache             240    240   2112     15
dma-kmalloc-8192              0      0   8192      4
dma-kmalloc-4096              0      0   4096      8
dma-kmalloc-2048              0      0   2048     16
dma-kmalloc-1024              0      0   1024     16
dma-kmalloc-512              32     32    512     16
dma-kmalloc-256               0      0    256     16
dma-kmalloc-128               0      0    128     32
dma-kmalloc-64                0      0     64     64
dma-kmalloc-32                0      0     32    128
Cache                       Num  Total   Size  Pages
dma-kmalloc-16                0      0     16    256
dma-kmalloc-8                 0      0      8    512
dma-kmalloc-192               0      0    192     21
dma-kmalloc-96                0      0     96     42
kmalloc-8192                 28     44   8192      4
kmalloc-4096                 86    128   4096      8
kmalloc-2048                354    512   2048     16
kmalloc-1024               1135   1360   1024     16
kmalloc-512                 638    688    512     16
kmalloc-256                1907   2704    256     16
kmalloc-192               99755  99855    192     21
kmalloc-128               11290  11616    128     32
kmalloc-96                 2028   2352     96     42
kmalloc-64                11465  25600     64     64
kmalloc-32                 1792   1792     32    128
kmalloc-16                 2816   2816     16    256
kmalloc-8                  3584   3584      8    512
kmem_cache_node             192    192     64     64
kmem_cache                  112    112    256     16

这组信息来自于/proc/slabinfo

slab: 因为内核会有许多小对象，这些对象结构销毁非常频繁，比方 i -node，dentry，这些对象如果每次构建的时候就向内存要一个页(4kb)，而其实只有几个字节，这样就会十分节约，为了解决这个问题，就引入了一种新的机制来解决在同一个页框中如何调配小存储区，而 slab 能够对小对象进行调配, 这样就不必为每一个对象调配页框，从而节俭了空间，内核对一些小对象创立析构很频繁，slab 对这些小对象进行缓冲, 能够反复利用, 缩小内存调配次数。

原文链接:https://rumenz.com/rumenbiji/…
微信公众号: 入门小站

【Linux 常用命令速查手册】关注【入门小站】，后盾回复「1001」自取。