Linux（19）
几乎每个接触类 Unix 操作系统的工程师都知道如何查看系统负载。但这东西的工作机理到底是怎样的，可能没有多少能说清楚。对比了一些相关信息，加上自己的理解，做一下笔记。&
什么是 Load ? 什么是 Load Average ?&
Load 就是对计算机干活多少的度量(WikiPedia: the system load is a measure of the amount of work that a computer system is doing)。也有简单的说是进程队列的长度. Load Average 就是一段时间 (1 分钟、5分钟、15分钟)
内平均 Load 。【最好的参考文章：UNIX(R) Load Average Part 1: How It Works】&
下面是一个 uptime 命令输出：&
18:57:48 up 423 days,& 3:55,& 2 users,& load average: 1.16, 1.12, 1.20&
尽管各种信息来源的定义都不太确定。能确定的一件事情是，你不能精确获取当前时间的 Load . 最小的计算粒度是 5 秒钟(CALC_LOAD 每 5HZ 计算一次, 5HZ 为 5秒钟，这里的 HZ 是系统定义的变量). 参见 Linux Kernel 这段代码:&
869&&&&&&& count -=&
870&&&&&&& if (unlikely(count & 0)) {&
871&&&&&&&&&&&&&&& active_tasks = count_active_tasks();&
872&&&&&&&&&&&&&&& do {&
873&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& CALC_LOAD(avenrun[0], EXP_1, active_tasks);&
874&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& CALC_LOAD(avenrun[1], EXP_5, active_tasks);&
875&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& CALC_LOAD(avenrun[2], EXP_15, active_tasks);&
876&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& count += LOAD_FREQ;&
877&&&&&&&&&&&&&&& } while (count & 0);&
878&&&&&&& }&
如何判断系统是否已经 Over Load ?&
对一般的系统来说，根据 CPU 数量去判断，如上面的例子， 如果平均负载始终在 1.2 以下，而你是 2 颗 CPU 的机器。那么基本不会出现 CPU 不够用的情况。也就是 Load 平均要小于CPU 的数量。&
这是 Solaris 性能与工具(Solaris Performance Tools ) 一书推荐的评估方法。【在这里要推荐一下这本书，尽管在 Load 这个地方没有达到我期望的那么细致。但全书揭示了非常多的性能信息。每个 DBA、架构师 的必须书。】&
这么说实际上带来另外两个疑问：&
1 如果是多核 CPU / 超线程的机器怎么判断? 对这样的机器，我的建议是看操作系统怎么识别的 CPU，根据系统识别出来的逻辑 CPU 数量来判断。如果要考虑性能系数，建议参考一下 Oracle 针对不同架构下多核 CPU 的收费标准。&
2 如果应用是面向线程的怎么判断? 这实际上和 M:N 线程模型有关。你的系统是怎样的? 把这个问题考虑进去即可了。&
多数情况下，Load 过高都未必和 CPU 有关。或许倒是有一个例外的，就是应用场景的问题。比如用单 CPU 的机器去做高并发 Web 服务器，麻烦就来了&
Load 与容量规划(Capacity Planning)&
任何一个相对成熟的站点都会利用 Cacti（基于RRDTool） 等工具进行容量规划工作。抓取的 Load 会传 1、5、15 分钟列值过去，这三个度量采用哪个呢? 15 分钟为首选【参见Gunther 的 PPT】。&
Load 与系统预警&
很多对可用性要求比较高的环境都建立了 邮件或SMS 报警机制。关于 Load 报警阈值的制定也有看到不太合理的时候。这里建议 Critical 值(如果用 Nagios 之类的工具你明白这是什么)上限为 物理 CPU 的个数(当然你可以设置比这个低)。但比这个值高的话，意义就不大了。比如，数据库服务器有 4 颗 CPU，那么
Load 高于 4 就应该报警出来，设置比 4 高可能意义不大，因为接到报警还有个人为响应时间...&
误解 一：系统 Load 高一定是性能有问题。&
真相：系统 Load 高也或许是因为在进行 CPU 密集型的计算(比如编译)&
误解 二：系统 Load 高一定是 CPU 能力问题或数量不够。&
真相：Load 高只是代表需要运行的队列累积过多了。但队列中的任务实际可能是耗 CPU的，也可能是耗 I/O 乃至其它因素的。&
误解 三：系统长期 Load 高，首选增加 CPU。&
真相：Load 只是表象，不是实质。增加 CPU 个别时候会临时看到系统 Load 下降，但治标不治本。&
小小一个 Load 讲究其实不少。英文信息其实比较全的，尽量保证加入一点新信息到这篇文章里。入看到有写的不合理的地方或者有异议，请指正或告知。&
FAQ 1：数据库服务器突然 CPU 100% 繁忙，咋办?&
A ：一般情况下，这是由糟糕的 SQL 引起。建议抓取 Slow Query Log ，针对 I/O 开销比较大(重点看全表扫描）的 SQL 进行优化。根据经验值，每个 CPU Core 一秒钟能处理 100-400MB 数据量。如果是大量的并发 I/O 操作，尽管存储的吞吐可能还没那么大，也可能会把 CPU &塞满&。&
1：load Average&
&& 1.1：什么是Load？什么是Load Average?&
&& Load 就是对计算机干活多少的度量（WikiPedia：the system Load is a measure of the amount of work that a compute system is doing）&
&& 简单的说是进程队列的长度。Load Average 就是一段时间（1分钟、5分钟、15分钟）内平均Load。【参考文章：unix Load Average Part1：How It Works】&
&& 1.2：查看指令：&
&& w or uptime or procinfo or top&
&& load average: 0.02,&& 0.27,&&& 0.17&
&& 1 per/minute 5 per/minute 15 per/minute&
1.3：如何判断系统是否已经Over Load？&
对一般的系统来说，根据cpu数量去判断。如果平均负载始终在1.2一下，而你有2颗cup的机器。那么基本不会出现cpu不够用的情况。也就是Load平均要小于Cpu的数量&
1.4：Load与容量规划（Capacity Planning）&
&&&&&& 一般是会根据15分钟那个load 平均值为首先。&
1.5：Load误解：&
1：系统load高一定是性能有问题。&
&&& 真相：Load高也许是因为在进行cpu密集型的计算&
&&&&&&& 2：系统Load高一定是CPU能力问题或数量不够。&
&&& 真相：Load高只是代表需要运行的队列累计过多了。但队列中的任务实际可能是耗Cpu的，也可能是耗i/0奶子其他因素的。&
3：系统长期Load高，首先增加CPU&
&&& 真相：Load只是表象，不是实质。增加CPU个别情况下会临时看到Load下降，但治标不治本。&
2：在Load average 高的情况下如何鉴别系统瓶颈。&
&& 是CPU不足，还是io不够快造成或是内存不足？&
&& 2.1：查看系统负载vmstat&
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----&
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa&
0 1 34 45 99 33 0 0 99 0&
r 列表示运行和等待cpu时间片的进程数，如果长期大于1，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 表示cpu的使用状态&
us 列显示了用户方式下所花费 CPU 时间的百分比。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%，需要考虑优化用户的程序。&
sy 列显示了内核进程所花费的cpu时间的百分比。这里us + sy的参考值为80%，如果us+sy 大于 80%说明可能存在CPU不足。&
wa 列显示了IO等待所占用的CPU时间的百分比。这里wa的参考值为30%，如果wa超过30%，说明IO等待严重，这可能是磁盘大量随机访问造成的，也可能磁盘或者磁盘访问控制器的带宽瓶颈造成的(主要是块操作)。&
id 列显示了cpu处在空闲状态的时间百分比&
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，如当 cs 比磁盘 I/O 和网络信息包速率高得多，都应进行进一步调查。&
swpd 切换到内存交换区的内存数量(k表示)。如果swpd的值不为0，或者比较大，比如超过了100m，只要si、so的值长期为0，系统性能还是正常&
free 当前的空闲页面列表中内存数量(k表示)&
buff 作为buffer cache的内存数量，一般对块设备的读写才需要缓冲。&
cache: 作为page cache的内存数量，一般作为文件系统的cache，如果cache较大，说明用到cache的文件较多，如果此时IO中bi比较小，说明文件系统效率比较好。&
si 由内存进入内存交换区数量。&
so由内存交换区进入内存数量。&
bi 从块设备读入数据的总量（读磁盘）（每秒kb）。&
bo 块设备写入数据的总量（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值较大应该考虑均衡磁盘负载，可以结合iostat输出来分析。&
&& 2.2：查看磁盘负载iostat&
每隔2秒统计一次磁盘IO信息，直到按Ctrl+C终止程序，-d 选项表示统计磁盘信息， -k 表示以每秒KB的形式显示，-t 要求打印出时间信息，2 表示每隔 2 秒输出一次。第一次输出的磁盘IO负载状况提供了关于自从系统启动以来的统计信息。随后的每一次输出则是每个间隔之间的平均IO负载状况。&
# iostat -x 1 10&
Linux 2.6.18-92.el5xen 02/03/2009&
avg-cpu:&& %user %nice %system %iowait&& %steal %idle&
&&&&&&&&&&& 1.10 0.00 4.82 39.54 0.07 54.46&
Device:&&&&&& rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s avgrq-sz avgqu-sz await&& svctm&& %util&
&& sda&&&&&&&&&&&& 0.00&&&& 3.50&& 0.40&& 2.50&&&& 5.60 48.00 18.48&&&& 0.00 0.97 0.97 0.28&
&& sdb&&&&&&&&&&&& 0.00&&&& 0.00&& 0.00&& 0.00&&&& 0.00&&&& 0.00&&&& 0.00&&&& 0.00 0.00 0.00 0.00&
&& sdc&&&&&&&&&&&& 0.00&&&& 0.00&& 0.00&& 0.00&&&& 0.00&&&& 0.00&&&& 0.00&&&& 0.00 0.00 0.00 0.00&
&& sdd&&&&&&&&&&&& 0.00&&&& 0.00&& 0.00&& 0.00&&&& 0.00&&&& 0.00&&&& 0.00&&&& 0.00 0.00 0.00 0.00&
&& sde&&&&&&&&&&&& 0.00&&&& 0.10&& 0.30&& 0.20&&&& 2.40&&&& 2.40&&&& 9.60&&&& 0.00 1.60 1.60 0.08&
&& sdf&&&&&&&&&&&&& 17.40&&&& 0.50 102.00&& 0.20 12095.20&&&& 5.60 118.40&&&& 0.70 6.81 2.09&& 21.36&
&& sdg&&&&&&&&& 232.40&&&& 1.90 379.70&& 0.50 .20 201.13&&&& 4.94 13.78 2.45&& 93.16&
&& rrqm/s: 每秒进行 merge 的读操作数目。即 delta(rmerge)/s&
&& wrqm/s:&& 每秒进行 merge 的写操作数目。即 delta(wmerge)/s&
&& r/s:&&&&&&&&&& 每秒完成的读 I/O 设备次数。即 delta(rio)/s&
&& w/s:&&&&&& 每秒完成的写 I/O 设备次数。即 delta(wio)/s&
&& rsec/s: 每秒读扇区数。即 delta(rsect)/s&
&& wsec/s: 每秒写扇区数。即 delta(wsect)/s&
&& rkB/s:&& 每秒读K字节数。是 rsect/s 的一半，因为每扇区大小为512字节。(需要计算)&
&& wkB/s: 每秒写K字节数。是 wsect/s 的一半。(需要计算)&
&& avgrq-sz: 平均每次设备I/O操作的数据大小 (扇区)。delta(rsect+wsect)/delta(rio+wio)&
&& avgqu-sz: 平均I/O队列长度。即 delta(aveq)/s/1000 (因为aveq的单位为毫秒)。&
&& await: 平均每次设备I/O操作的等待时间 (毫秒)。即 delta(ruse+wuse)/delta(rio+wio)&
&& svctm: 平均每次设备I/O操作的服务时间 (毫秒)。即 delta(use)/delta(rio+wio)&
&& %util:&&& 一秒中有百分之多少的时间用于 I/O 操作，或者说一秒中有多少时间 I/O 队列是非空的。即 delta(use)/s/1000 (因为use的单位为毫秒)&
&& 如果 %util 接近 100%，说明产生的I/O请求太多，I/O系统已经满负荷，该磁盘&
&& 可能存在瓶颈。&
&& idle小于70% IO压力就较大了,一般读取速度有较多的wait.&
&& 同时可以结合vmstat 查看查看b参数(等待资源的进程数)和wa参数(IO等待所占用的CPU时间的百分比,高过30%时IO压力高)&
&& 另外还可以参考&
&& svctm & await (因为同时等待的请求的等待时间被重复计算了)，&
&& svctm的大小一般和磁盘性能有关:CPU/内存的负荷也会对其有影响，请求过多也会间接导致 svctm 的增加。&
&& await: await的大小一般取决于服务时间(svctm) 以及 I/O 队列的长度和 I/O 请求的发出模式。&
&& 如果 svctm 比较接近 await，说明I/O 几乎没有等待时间；&
&& 如果 await 远大于 svctm，说明 I/O队列太长，应用得到的响应时间变慢，&
&& 如果响应时间超过了用户可以容许的范围，这时可以考虑更换更快的磁盘，调整内核 elevator算法，优化应用，或者升级 CPU。&
&& 队列长度(avgqu-sz)也可作为衡量系统 I/O 负荷的指标，但由于 avgqu-sz 是按照单位时间的平均值，所以不能反映瞬间的 I/O 洪水。
参考知识库
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使用BBWC提高服务器磁盘I/O性能
使用BBWC提高服务器磁盘I/O性能
如果你希望提高服务器系统的磁盘I/O性能，应该考虑使用电池备份写高速缓存（BBWC）。本文告诉你如何通过添加BBWC方便容易的获得性能提升。
服务器合并，大量的多媒体程序，实时响应程序，以及大量的存储空间请求，这些东西使得磁盘I/O性能成为服务器系统中的一道瓶颈。减轻负担的一个办法是增加一个BBWC（电池 备份写高速缓存）模块。下面我们来通过一个实例看看BBWC如何运作。我们将告诉你如何决定购买的部件，如何安装，以及如何确认它被正确的安装完毕。
是否需要BBWC的信号
如果出现下述情况，你可能就需要考虑为你的服务器增加一个BBWC模块了：
在Windows的性能监视器中，看到\PhysicalDisk(_Total)\Avg. Disk Queue Length计数器的值持续大于1，或者该数值比一个设置良好的服务器的对应值大。（在其他操作系 统中也有类似的监视工具）
你的磁盘控制器虽然没有准备安装BBWC模块，但是可以装一个。
和同样的服务器相比，虽然你的负荷比它小，但是性能却比它低。
你希望为现有的系统增加更多的功能，但是没有新的服务器可让你增加。
在我们的举例中，我们将使用一台HP ProLiant ML350 G4p服务器。该服务器有2块RAID阵列控制器（一块Smart Array 641，一块Smart Array 642）。整个过程将进行如下：
确认642控制器上是否已经安装有BBWC模块
为BBWC模块选择合适的型号
安装BBWC模块。
安装完毕后，检查系统中的新BBWC模块。
步骤1：确认当前系统中是否已经安装有BBWC模块
这个步骤可能听上去很愚蠢，但是你在开始动手之前，最好还是先确认系统中的确没装BBWC模块。对HP ProLiant 服务器系列而言，有两个很简单的办法来进行确认：在启动之初 查看屏幕上的初始化信息，或使用HP阵列设置工具(HP-ACU)。我们这里使用第一种方法，而在我们后面的确认步骤里，你会看到HP-ACU的使用。
在启动屏幕上查看控制器初始化信息非常简单，只要从系统一启动就牢牢盯住屏幕，不放过任何一段初始化信息就可以了。你将在屏幕上看到图A：
高亮的黄色方框里，显示了每个控制器都是64M内存。简单看一眼HP QuickSpec里的Smart Array 641、Smart Array 642的确默认都是64M的Cache内存。所以这两个控制器都可以添 加BBWC模块。
步骤2：选择正确的BBWC模块
在HP Smart Array系列里，由控制器模块负责启动BBWC，所以必须联络你的供货商或者去QuickSpecs上确认你的产品正确型号。本例中，Smart Array 641和642控制器使用同样的 BBWC模块，对美国本地而言，该HP产品型号是。在HP网站上，适用于Smart Array 641的产品价格为299美金，还不算太贵。
它将为控制器添加128M的ECC DDR内存。当然，也有64M的，不过我们这里用128M的。不同的Smart Array 控制器有不同的性能级别。举例来说，一个新的Smart Array 600控制器有 一个512M的BBWC模块，而对6400，5i，6i，64x和P600系列来说，它们的BBWC模块并不都能通用。所以在选择BBWC模块时，务必确认。
图B显示了使用在线QuickSpec服务后，我们查到的产品型号。你也可以下载QuickSpec，在本地运行，查询HP的产品。
看上去我们是过于谨慎了，但是在为已经运行的系统添加部件时，谨慎是十分重要的（对新买一台服务器来说，添加BBWC模块反而容易的多）。另外，对于一台已经停产的产品而 言，你可能很容易的能查到对应的产品型号，但是却很难买到它（起码在你希望的价格上很难买到）。
步骤3：安装BBWC模块
模块的安装分外简单：关闭机器，然后拿下阵列控制器，或保证它的芯片控制面那侧有足够的操作空间。本例中，我们将阵列控制器拿下来，并把BBWC启动器插入卡中。图C显示了 BBWC启动器插入的插槽。
关闭服务器，小心的拿下Smart Array控制器。然后，将BBWC启动器插入插槽，像图D所示，白色锁定卡将其卡住。
现在，将阵列控制器插回机器，重新启动。
步骤4：查看新的BBWC启动器
一旦模块被安装好，你就可以确认系统是否可以使用这额外的内存。本例中，我们使用HP-ACU来查看相关信息。打开HP-ACU，选择你已经安装了BBWC启动器的控制器，点击&More Information”，你应当可以看到内存数字的变化，就像图E显示的那样。
刚安装完毕BBWC启动器后，会有少许的启动信息提示你该模块未完全充电。这很正常，控制器会处理它的充电过程。对控制器而言，所有内存都可用，但是直到充满电之前，BBWC 的部分是受限的。
BBWC是高级补丁还是真正的解决方案？
虽然增加BBWC模块会增加服务器的磁盘性能，但是对一台很烂的服务器部署来说根本于事无补。过量的程序纪录，超烂的编程，流氓软件，或者其他的烂方案，提供再多的马力也 难以收效。当然，也有其他的解决方法，比如服务器优化以及阵列控制器的配置。万一有一天，有人要求你为现有服务器提升更多的性能，而你根本没有其他救命稻草可抓，那么 添加一个BBWC启动器可以很容易的让服务器性能得到提升——这就是本方法真正的价值所在。
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