Linux vmstat 命令详解

vmstat 命令是最常见的Linux/Unix监控工具，可以展现给定时间间隔的服务器的状态值，包括服务器的CPU使用率，MEM内存使用，VMSwap虚拟内存交换情况，IO读写情况。

这个命令是查看Linux/Unix最好的命令，一个是Linux/Unix都支持，二是相比top，可以看到整个机器的CPU，内存，IO的使用情况，而不是单单看到各个进程的CPU使用率和内存使用率(使用场景不一样)。

工作原理：

在系统中运行的每个进程都需要使用到内存，但不是每个进程都需要每时每刻使用系统分配的内存空间。当系统运行所需内存超过实际的物理内存，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，将这部分资料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。交换技术是将整个进程，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频繁不断的发生，直到当内核管理分页的时间超过运行程式的时间时，系统效能会急剧下降。这时的系统已经运行非常慢或进入暂停状态，这种状态亦被称作thrashing(颠簸)。

命令示例

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:

root@ubuntu:~# vmstat 2 1
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu----r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa1  0      0 3498472 315836 3819540    0    0     0     1    2    0  0  0 100  0

2表示每个两秒采集一次服务器状态，1表示只采集一次。

实际上，在应用过程中，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:

root@ubuntu:~# vmstat 2

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu----r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa1  0      0 3499840 315836 3819660    0    0     0     1    2    0  0  0 100  00  0      0 3499584 315836 3819660    0    0     0     0   88  158  0  0 100  00  0      0 3499708 315836 3819660    0    0     0     2   86  162  0  0 100  00  0      0 3499708 315836 3819660    0    0     0    10   81  151  0  0 100  01  0      0 3499732 315836 3819660    0    0     0     2   83  154  0  0 100  0

这表示vmstat每2秒采集数据，一直采集直到我结束程序，这里采集了5次数据我就结束了程序。

命令介绍完毕，每个参数的意思：

r 表示运行队列（就是说多少个进程分配到CPU），测试的服务器目前CPU比较空闲，没什么程序在跑，当这个值超过了CPU数目，就会出现CPU瓶颈了。这个也和top的负载有关系，一般负载超过了3就比较高，超过了5就高，超过了10就不正常了，服务器的状态很危险。top的负载类似每秒的运行队列。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 表示阻塞的进程，进程阻塞，大家懂的。

swpd 虚拟内存已使用的大小，如果大于0表示你的机器物理内存不足了（内存耗尽了，开始使用虚拟内存空间了），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 空闲的物理内存的大小，机器内存总共8G，剩余3415M。

buff Linux/Unix系统是用来存储，目录里面有什么内容，权限等的缓存，本机大概占用300多M

cache 用来记忆我们打开的文件，给文件做缓冲。本机大概占用300多M（这里是Linux/Unix的聪明之处，把空闲的物理内存的一部分拿来做文件和目录的缓存，是为了提高程序执行的性能，当程序使用内存时，buffer/cached会很快地被使用)

si 每秒从磁盘读入虚拟内存的大小，如果这个值大于0，表示物理内存不够用或者内存泄露了，要查找耗内存进程解决掉。我的机器内存充裕，一切正常。

so 每秒虚拟内存写入磁盘的大小，如果这个值大于0，同上。

bi 块设备每秒接收的块数量，这里的块设备是指系统上所有的磁盘和其他块设备，默认块大小是1024byte。本机上没什么IO操作，所以一直是0，但是我曾在处理拷贝大量数据(2-3T)的机器上看过可以达到140000/s，磁盘写入速度差不多140M每秒

bo 块设备每秒发送的块数量，例如我们读取文件，bo就要大于0。bi和bo一般都要接近0，不然就是IO过于频繁，需要调整。

in 每秒CPU的中断次数，包括时间中断，表示在某一时间间隔中观测到的每秒设备中断数

cs 每秒上下文切换次数，例如我们调用系统函数，就要进行上下文切换，线程的切换，也要进程上下文切换，这个值要越小越好，太大了要考虑调低线程或者进程的数目，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，这个进程和线程数就是比较合适的值了。系统调用也是，每次调用系统函数，我们的代码就会进入内核空间，导致上下文切换，这个是很耗资源，也要尽量避免频繁调用系统函数。上下文切换次数过多表示你的CPU大部分浪费在上下文切换，导致CPU干正经事的时间少了，CPU没有充分利用，是不可取的。

us 用户CPU时间，我曾经在一个做加密解密很频繁的服务器上，可以看到us接近100，r运行队列达到80（机器在做压力测试，性能表现不佳）

sy 系统CPU时间，如果太高，表示系统调用时间长，例如是IO操作频繁。

id 空闲 CPU时间，一般来说，id + us + sy = 100，一般认为id是空闲CPU使用率，us是用户CPU使用率，sy是系统CPU使用率。

wt 等待IO CPU时间。

命令： man vmstat

参考推荐：

Linux性能分析 vmstat基本语法

Linux下的top命令的图解使用

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