他是對系統(tǒng)的整體情況進行統(tǒng)計，不足之處是無法對某個進程進行深入分析。vmstat 工具提供了一種低開銷的系統(tǒng)性能觀察方式。因為 vmstat 本身就是低開銷工具，在非常高負荷的服務器上，你需要查看并監(jiān)控系統(tǒng)的健康情況,在控制窗口還是能夠使用vmstat 輸出結(jié)果。在學習vmstat命令前，我們先了解一下Linux系統(tǒng)中關于物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存相關信息。

物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存區(qū)別：

我們知道，直接從物理內(nèi)存讀寫數(shù)據(jù)要比從硬盤讀寫數(shù)據(jù)要快的多，因此，我們希望所有數(shù)據(jù)的讀取和寫入都在內(nèi)存完成，而內(nèi)存是有限的，這樣就引出了物理內(nèi)存與虛擬內(nèi)存的概念。

物理內(nèi)存就是系統(tǒng)硬件提供的內(nèi)存大小，是真正的內(nèi)存，相對于物理內(nèi)存，在linux下還有一個虛擬內(nèi)存的概念，虛擬內(nèi)存就是為了滿足物理內(nèi)存的不足而提出的策略，它是利用磁盤空間虛擬出的一塊邏輯內(nèi)存，用作虛擬內(nèi)存的磁盤空間被稱為交換空間(Swap Space)。

作為物理內(nèi)存的擴展，linux會在物理內(nèi)存不足時，使用交換分區(qū)的虛擬內(nèi)存，更詳細的說，就是內(nèi)核會將暫時不用的內(nèi)存塊信息寫到交換空間，這樣以來，物理內(nèi)存得到了釋放，這塊內(nèi)存就可以用于其它目的，當需要用到原始的內(nèi)容時，這些信息會被重新從交換空間讀入物理內(nèi)存。

linux的內(nèi)存管理采取的是分頁存取機制，為了保證物理內(nèi)存能得到充分的利用，內(nèi)核會在適當?shù)臅r候?qū)⑽锢韮?nèi)存中不經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)塊自動交換到虛擬內(nèi)存中，而將經(jīng)常使用的信息保留到物理內(nèi)存。

要深入了解linux內(nèi)存運行機制，需要知道下面提到的幾個方面：

首先，Linux系統(tǒng)會不時的進行頁面交換操作，以保持盡可能多的空閑物理內(nèi)存，即使并沒有什么事情需要內(nèi)存，Linux也會交換出暫時不用的內(nèi)存頁面。這可以避免等待交換所需的時間。

其次，linux進行頁面交換是有條件的，不是所有頁面在不用時都交換到虛擬內(nèi)存，linux內(nèi)核根據(jù)”最近最經(jīng)常使用“算法，僅僅將一些不經(jīng)常使用的頁面文件交換到虛擬內(nèi)存，有時我們會看到這么一個現(xiàn)象：linux物理內(nèi)存還有很多，但是交換空間也使用了很多。其實，這并不奇怪，例如，一個占用很大內(nèi)存的進程運行時，需要耗費很多內(nèi)存資源，此時就會有一些不常用頁面文件被交換到虛擬內(nèi)存中，但后來這個占用很多內(nèi)存資源的進程結(jié)束并釋放了很多內(nèi)存時，剛才被交換出去的頁面文件并不會自動的交換進物理內(nèi)存，除非有這個必要，那么此刻系統(tǒng)物理內(nèi)存就會空閑很多，同時交換空間也在被使用，就出現(xiàn)了剛才所說的現(xiàn)象了。關于這點，不用擔心什么，只要知道是怎么一回事就可以了。

最后，交換空間的頁面在使用時會首先被交換到物理內(nèi)存，如果此時沒有足夠的物理內(nèi)存來容納這些頁面，它們又會被馬上交換出去，如此以來，虛擬內(nèi)存中可能沒有足夠空間來存儲這些交換頁面，最終會導致linux出現(xiàn)假死機、服務異常等問題，linux雖然可以在一段時間內(nèi)自行恢復，但是恢復后的系統(tǒng)已經(jīng)基本不可用了。

因此，合理規(guī)劃和設計linux內(nèi)存的使用，是非常重要的。

虛擬內(nèi)存原理：

在系統(tǒng)中運行的每個進程都需要使用到內(nèi)存，但不是每個進程都需要每時每刻使用系統(tǒng)分配的內(nèi)存空間。當系統(tǒng)運行所需內(nèi)存超過實際的物理內(nèi)存，內(nèi)核會釋放某些進程所占用但未使用的部分或所有物理內(nèi)存，將這部分資料存儲在磁盤上直到進程下一次調(diào)用，并將釋放出的內(nèi)存提供給有需要的進程使用。

在Linux內(nèi)存管理中，主要是通過“調(diào)頁Paging”和“交換Swapping”來完成上述的內(nèi)存調(diào)度。調(diào)頁算法是將內(nèi)存中最近不常使用的頁面換到磁盤上，把活動頁面保留在內(nèi)存中供進程使用。交換技術是將整個進程，而不是部分頁面，全部交換到磁盤上。

分頁(Page)寫入磁盤的過程被稱作Page-Out，分頁(Page)從磁盤重新回到內(nèi)存的過程被稱作Page-In。當內(nèi)核需要一個分頁時，但發(fā)現(xiàn)此分頁不在物理內(nèi)存中(因為已經(jīng)被Page-Out了)，此時就發(fā)生了分頁錯誤(Page Fault)。

當系統(tǒng)內(nèi)核發(fā)現(xiàn)可運行內(nèi)存變少時，就會通過Page-Out來釋放一部分物理內(nèi)存。經(jīng)管Page-Out不是經(jīng)常發(fā)生，但是如果Page-out頻繁不斷的發(fā)生，直到當內(nèi)核管理分頁的時間超過運行程式的時間時，系統(tǒng)效能會急劇下降。這時的系統(tǒng)已經(jīng)運行非常慢或進入暫停狀態(tài)，這種狀態(tài)亦被稱作thrashing(顛簸)

1.命令格式：

代碼如下:

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]

2.命令功能：

用來顯示虛擬內(nèi)存的信息

3.命令參數(shù)：

-a：顯示活躍和非活躍內(nèi)存

-f：顯示從系統(tǒng)啟動至今的fork數(shù)量 。

-m：顯示slabinfo

-n：只在開始時顯示一次各字段名稱。

-s：顯示內(nèi)存相關統(tǒng)計信息及多種系統(tǒng)活動數(shù)量。

delay：刷新時間間隔。如果不指定，只顯示一條結(jié)果。

count：刷新次數(shù)。如果不指定刷新次數(shù)，但指定了刷新時間間隔，這時刷新次數(shù)為無窮。

-d：顯示磁盤相關統(tǒng)計信息。

-p：顯示指定磁盤分區(qū)統(tǒng)計信息

-S：使用指定單位顯示。參數(shù)有 k 、K 、m 、M ，分別代表1000、1024、1000000、1048576字節(jié)(byte)。默認單位為K(1024 bytes)

-V：顯示vmstat版本信息。

4.使用實例：

實例1：顯示虛擬內(nèi)存使用情況

命令：vmstat

輸出：

代碼如下:

[root@localhost ~]# vmstat 5 6

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 3029876 199616 690980 0 0 0 2 3 2 0 0 100 0 0

0 0 0 3029752 199616 690980 0 0 0 41 1009 39 0 0 100 0 0

0 0 0 3029752 199616 690980 0 0 0 3 1004 36 0 0 100 0 0

0 0 0 3029752 199616 690980 0 0 0 4 1004 36 0 0 100 0 0

0 0 0 3029752 199616 690980 0 0 0 6 1003 33 0 0 100 0 0

0 0 0 3029752 199616 690980 0 0 0 5 1003 33 0 0 100 0 0

vmstat命令輸出信息詳細說明：

字段說明：

Procs(進程)：

r: 運行隊列中進程數(shù)量

b: 等待IO的進程數(shù)量

Memory(內(nèi)存)：

swpd: 使用虛擬內(nèi)存大小

free: 可用內(nèi)存大小

buff: 用作緩沖的內(nèi)存大小

cache: 用作緩存的內(nèi)存大小

Swap：

si: 每秒從交換區(qū)寫到內(nèi)存的大小

so: 每秒寫入交換區(qū)的內(nèi)存大小

IO：(現(xiàn)在的Linux版本塊的大小為1024bytes)

bi: 每秒讀取的塊數(shù)

bo: 每秒寫入的塊數(shù)

系統(tǒng)：

in: 每秒中斷數(shù)，包括時鐘中斷。

cs: 每秒上下文切換數(shù)。

CPU(以百分比表示)：

us: 用戶進程執(zhí)行時間(user time)

sy: 系統(tǒng)進程執(zhí)行時間(system time)

id: 空閑時間(包括IO等待時間),中央處理器的空閑時間 。以百分比表示。

wa: 等待IO時間

備注： 如果 r經(jīng)常大于 4 ，且id經(jīng)常少于40，表示cpu的負荷很重。如果pi，po 長期不等于0，表示內(nèi)存不足。如果disk 經(jīng)常不等于0， 且在 b中的隊列 大于3， 表示 io性能不好。Linux在具有高穩(wěn)定性、可靠性的同時，具有很好的可伸縮性和擴展性，能夠針對不同的應用和硬件環(huán)境調(diào)整，優(yōu)化出滿足當前應用需要的最佳性能。因此企業(yè)在維護Linux系統(tǒng)、進行系統(tǒng)調(diào)優(yōu)時，了解系統(tǒng)性能分析工具是至關重要的。

命令：vmstat 5 5

表示在5秒時間內(nèi)進行5次采樣。將得到一個數(shù)據(jù)匯總他能夠反映真正的系統(tǒng)情況。

實例2：顯示活躍和非活躍內(nèi)存

命令：vmstat -a 2 5

輸出：

代碼如下:

[root@localhost ~]# vmstat -a 2 5

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu------

r b swpd free inact active si so bi bo in cs us sy id wa st

0 0 0 3029752 387728 513008 0 0 0 2 3 2 0 0 100 0 0

0 0 0 3029752 387728 513076 0 0 0 0 1005 34 0 0 100 0 0

0 0 0 3029752 387728 513076 0 0 0 22 1004 36 0 0 100 0 0

0 0 0 3029752 387728 513076 0 0 0 0 1004 33 0 0 100 0 0

0 0 0 3029752 387728 513076 0 0 0 0 1003 32 0 0 100 0 0

[root@localhost ~]#

說明：

使用-a選項顯示活躍和非活躍內(nèi)存時，所顯示的內(nèi)容除增加inact和active外，其他顯示內(nèi)容與例子1相同。

字段說明：

Memory(內(nèi)存)：

inact: 非活躍內(nèi)存大小(當使用-a選項時顯示)

active: 活躍的內(nèi)存大小(當使用-a選項時顯示)

實例3：查看系統(tǒng)已經(jīng)fork了多少次

命令：vmstat -f

輸出：

代碼如下:

[root@SCF1129 ~]# vmstat -f

12744849 forks

[root@SCF1129 ~]#

說明：

這個數(shù)據(jù)是從/proc/stat中的processes字段里取得的

實例4：查看內(nèi)存使用的詳細信息

命令：vmstat -s

輸出：

代碼如下:

[root@localhost ~]# vmstat -s

4043760 total memory

1013884 used memory

513012 active memory

387728 inactive memory

3029876 free memory

199616 buffer memory

690980 swap cache

6096656 total swap

0 used swap

6096656 free swap

83587 non-nice user cpu ticks

132 nice user cpu ticks

278599 system cpu ticks

913344692 idle cpu ticks

814550 IO-wait cpu ticks

10547 IRQ cpu ticks

21261 softirq cpu ticks

0 stolen cpu ticks

310215 pages paged in

14254652 pages paged out

0 pages swapped in

0 pages swapped out

288374745 interrupts

146680577 CPU context switches

1351868832 boot time

367291 forks

說明：

這些信息的分別來自于/proc/meminfo,/proc/stat和/proc/vmstat。

實例5：查看磁盤的讀/寫

命令：vmstat -d

輸出：

代碼如下:

[root@localhost ~]# vmstat -d

disk- ------------reads------------ ------------writes----------- -----IO------

total merged sectors ms total merged sectors ms cur sec

ram0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ram1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ram2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ram3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ram4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ram5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ram6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ram7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ram8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ram9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ram10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ram11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ram12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ram13 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ram14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ram15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

sda 33381 6455 615407 63224 2068111 1495416 28508288 15990289 0 10491

hdc 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

fd0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

md0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

[root@localhost ~]#

說明：

這些信息主要來自于/proc/diskstats.

merged:表示一次來自于合并的寫/讀請求,一般系統(tǒng)會把多個連接/鄰近的讀/寫請求合并到一起來操作.

實例6：查看/dev/sda1磁盤的讀/寫

命令：vmstat -p /dev/sda1

輸出：

代碼如下:

[root@SCF1129 ~]# df

文件系統(tǒng) 1K-塊 已用 可用 已用% 掛載點

/dev/sda3 1119336548 27642068 1034835500 3% /tmpfs 32978376 0 32978376 0% /dev/shm

/dev/sda1 1032088 59604 920056 7% /boot

[root@SCF1129 ~]# vmstat -p /dev/sda1

sda1 reads read sectors writes requested writes

18607 4249978 6 48[root@SCF1129 ~]# vmstat -p /dev/sda3

sda3 reads read sectors writes requested writes

429350 35176268 28998789 980301488[root@SCF1129 ~]#

說明：

這些信息主要來自于/proc/diskstats。

reads:來自于這個分區(qū)的讀的次數(shù)。

read sectors:來自于這個分區(qū)的讀扇區(qū)的次數(shù)。

writes:來自于這個分區(qū)的寫的次數(shù)。

requested writes:來自于這個分區(qū)的寫請求次數(shù)。

實例7：查看系統(tǒng)的slab信息

命令：vmstat -m

輸出：

代碼如下:

[root@localhost ~]# vmstat -m

Cache Num Total Size Pages

ip_conntrack_expect 0 0 136 28

ip_conntrack 3 13 304 13

ip_fib_alias 11 59 64 59

ip_fib_hash 11 59 64 59

AF_VMCI 0 0 960 4

bio_map_info 100 105 1064 7

dm_mpath 0 0 1064 7

jbd_4k 0 0 4096 1

dm_uevent 0 0 2608 3

dm_tio 0 0 24 144

dm_io 0 0 48 77

scsi_cmd_cache 10 10 384 10

sgpool-128 32 32 4096 1

sgpool-64 32 32 2048 2

sgpool-32 32 32 1024 4

sgpool-16 32 32 512 8

sgpool-8 45 45 256 15

scsi_io_context 0 0 112 34

ext3_inode_cache 51080 51105 760 5

ext3_xattr 36 88 88 44

journal_handle 18 144 24 144

journal_head 56 80 96 40

revoke_table 4 202 16 202

revoke_record 0 0 32 112

uhci_urb_priv 0 0 56 67

UNIX 13 33 704 11

flow_cache 0 0 128 30

msi_cache 33 59 64 59

cfq_ioc_pool 14 90 128 30

cfq_pool 12 90 216 18

crq_pool 16 96 80 48

deadline_drq 0 0 80 48

as_arq 0 0 96 40

mqueue_inode_cache 1 4 896 4

isofs_inode_cache 0 0 608 6

hugetlbfs_inode_cache 1 7 576 7

Cache Num Total Size Pages

ext2_inode_cache 0 0 720 5

ext2_xattr 0 0 88 44

dnotify_cache 0 0 40 92

dquot 0 0 256 15

eventpoll_pwq 3 53 72 53

eventpoll_epi 3 20 192 20

inotify_event_cache 0 0 40 92

inotify_watch_cache 1 53 72 53

kioctx 0 0 320 12

kiocb 0 0 256 15

fasync_cache 0 0 24 144

shmem_inode_cache 254 290 768 5

posix_timers_cache 0 0 128 30

uid_cache 0 0 128 30

ip_mrt_cache 0 0 128 30

tcp_bind_bucket 3 112 32 112

inet_peer_cache 0 0 128 30

secpath_cache 0 0 64 59

xfrm_dst_cache 0 0 384 10

ip_dst_cache 5 10 384 10

arp_cache 1 15 256 15

RAW 3 5 768 5

UDP 5 10 768 5

tw_sock_TCP 0 0 192 20

request_sock_TCP 0 0 128 30

TCP 4 5 1600 5

blkdev_ioc 14 118 64 59

blkdev_queue 20 30 1576 5

blkdev_requests 13 42 272 14

biovec-256 7 7 4096 1

biovec-128 7 8 2048 2

biovec-64 7 8 1024 4

biovec-16 7 15 256 15

biovec-4 7 59 64 59

biovec-1 23 202 16 202

bio 270 270 128 30

utrace_engine_cache 0 0 64 59

Cache Num Total Size Pages

utrace_cache 0 0 64 59

sock_inode_cache 33 48 640 6

skbuff_fclone_cache 7 7 512 7

skbuff_head_cache 319 390 256 15

file_lock_cache 1 22 176 22

Acpi-Operand 4136 4248 64 59

Acpi-ParseExt 0 0 64 59

Acpi-Parse 0 0 40 92

Acpi-State 0 0 80 48

Acpi-Namespace 2871 2912 32 112

delayacct_cache 81 295 64 59

taskstats_cache 4 53 72 53

proc_inode_cache 1427 1440 592 6

sigqueue 0 0 160 24

radix_tree_node 13166 13188 536 7

bdev_cache 23 24 832 4

sysfs_dir_cache 5370 5412 88 44

mnt_cache 26 30 256 15

inode_cache 2009 2009 560 7

dentry_cache 60952 61020 216 18

filp 479 1305 256 15

names_cache 3 3 4096 1

avc_node 14 53 72 53

selinux_inode_security 994 1200 80 48

key_jar 2 20 192 20

idr_layer_cache 74 77 528 7

buffer_head 164045 164800 96 40

mm_struct 51 56 896 4

vm_area_struct 1142 1958 176 22

fs_cache 35 177 64 59

files_cache 36 55 768 5

signal_cache 72 162 832 9

sighand_cache 68 84 2112 3

task_struct 76 80 1888 2

anon_vma 458 864 24 144

pid 83 295 64 59

shared_policy_node 0 0 48 77

Cache Num Total Size Pages

numa_policy 37 144 24 144

size-131072(DMA) 0 0 131072 1

size-131072 0 0 131072 1

size-65536(DMA) 0 0 65536 1

size-65536 1 1 65536 1

size-32768(DMA) 0 0 32768 1

size-32768 2 2 32768 1

size-16384(DMA) 0 0 16384 1

size-16384 5 5 16384 1

size-8192(DMA) 0 0 8192 1

size-8192 7 7 8192 1

size-4096(DMA) 0 0 4096 1

size-4096 110 111 4096 1

size-2048(DMA) 0 0 2048 2

size-2048 602 602 2048 2

size-1024(DMA) 0 0 1024 4

size-1024 344 352 1024 4

size-512(DMA) 0 0 512 8

size-512 433 480 512 8

size-256(DMA) 0 0 256 15

size-256 1139 1155 256 15

size-128(DMA) 0 0 128 30

size-64(DMA) 0 0 64 59

size-64 5639 5782 64 59

size-32(DMA) 0 0 32 112

size-128 801 930 128 30

size-32 3005 3024 32 112

kmem_cache 137 137 2688 1

這組信息來自于/proc/slabinfo。

slab:由于內(nèi)核會有許多小對象，這些對象構(gòu)造銷毀十分頻繁，比如i-node，dentry，這些對象如果每次構(gòu)建的時候就向內(nèi)存要一個頁(4kb)，而其實只有幾個字節(jié)，這樣就會非常浪費，為了解決這個問題，就引入了一種新的機制來處理在同一個頁框中如何分配小存儲區(qū)，而slab可以對小對象進行分配,這樣就不用為每一個對象分配頁框，從而節(jié)省了空間，內(nèi)核對一些小對象創(chuàng)建析構(gòu)很頻繁，slab對這些小對象進行緩沖,可以重復利用,減少內(nèi)存分配次數(shù)。