一、vmstat命令介紹
vmstat主要是用來檢測虛擬內存的，可以展現給定時間間隔的服務器的狀態值，包括CPU使用率，內存使用率，虛擬內存交換情況，IO讀寫情況等。一般vmstat工具的使用是通過兩個數字參數來完成的，第一個參數是采樣的時間間隔數，單位是秒，第二個參數是采樣的次數，如：
➜ test vmstat 2 1 #2表示每隔兩秒采集一次服務器狀態，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 1 0 0 5403744 445268 8211656 0 0 0 7 0 0 1 2 97 0 0
在實際應用過程中，我們會在一段時間內一直監控，不想監控直接結束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 1 0 0 5397244 445268 8221524 0 0 0 7 0 0 1 2 97 0 0 1 0 0 5394448 445268 8221568 0 0 0 114 4273 7854 1 2 98 0 0 0 0 0 5394300 445268 8221580 0 0 0 2 3590 6823 0 1 98 0 0 0 0 0 5392520 445268 8221580 0 0 0 32 4232 7807 0 2 98 0 0 0 0 0 5392516 445268 8221688 0 0 0 66 4400 8066 1 2 98 0 0
上面的命令表示vmstat每2秒采集一次數據，一直采集，直到我結束程序。vmstat命令常用的選項如下：
| 選項 | 功能 |
| -a | 顯示活躍和非活躍內存 |
| -f | 顯示從系統啟動至今的fork數量 |
| -m | 顯示slabinfo |
| -s | 顯示內存相關統計信息及多種系統活動數量 |
| -d | 顯示磁盤相關的統計信息 |
| -S | 使用指定單位顯示。參數有 k 、K 、m 、M ，分別代表1000、1024、1000000、1048576字節(Byte)，默認單位為K(1024 Bytes) |
| delay | 刷新時間間隔，如果不指定，只顯示一條結果 |
| count | 刷新次數，如果不指定刷新次數，但指定了刷新時間間隔，這時刷新次數為無窮 |
1.1、vmstat各個參數的含義
procs
r：運行隊列中進程的數量，這些進程都是可運行狀態，都在等待CPU的分配
解釋：當這個值超過了CPU數目，就會出現CPU瓶頸，如果運行隊列過大，表示你的CPU很繁忙，一般會造成CPU使用率很高
b：被blocked(阻塞)的進程數，正在等待IO
memory
swpd：使用的虛擬內存的大小，單位是KB
解釋：如果該值大於0，表示你的機器物理內存不足了，如果不是程序內存泄露的原因，那么你該升級內存了或者把耗內存的任務遷移到其他機器
free：可用的物理內存大小，單位是KB
buff：物理內存用來緩存讀寫操作的buffer大小，單位是KB
cache：物理內存用來緩存進程地址空間的cache大小，單位是KB
swap
si(換入)：每秒從SWAP(交換分區)讀入到RAM（swap in）的大小，單位是KB
so(換出)：每秒從RAM寫出到SWAP（swap out）的大小，單位是KB
解釋：內存夠用的時候，這2個值都是0，如果這2個值長期大於0時，系統性能會受到影響。有些朋友看到空閑內存(free)很少時，就認為內存不夠用了，不能光看這一點，還要結合si和so，如果free很少，但是si和so也很少(大多時候是0)，那么不用擔心，系統性能這時不會受到影響。
io
bi：每秒從文件系統或SWAP讀入到RAM（blocks in）的塊數，block(1KB磁盤塊)為單位
bo：每秒從RAM寫出到文件系統或SWAP（blocks out）的塊數，block(1KB磁盤塊)為單位
解釋：隨機磁盤讀寫的時候，這2個值越大（如超出1024k)，能看到CPU在IO等待的值也會越大。
system
in：每秒的中斷數
cs：系統每秒進行上下文切換的次數
解釋：cs表示每秒上下文切換的次數，例如，當我們調用系統函數，就要進行上下文切換；當進行線程的切換，也要進行上下文切換，這個值越小越好。例如在apache和nginx這種web服務器中，我們一般做性能測試時會進行幾千並發甚至幾萬並發的測試，選擇web服務器的進程可以由進程或者線程的峰值一直下調，壓測，直到cs到一個比較小的值，這個進程或線程數就是比較合適的值了。系統調用也是如此，每次調用系統函數，我們的代碼就會進入到內核空間(內核態)，導致上下文切換，這個過程很耗資源，所以要盡量避免頻繁的系統調用。上下文切換次數過多表示你的CPU大部分時間浪費在上下文切換中，導致CPU干正經事的時間少了。
cpu
us：用戶空間占用CPU的百分比
解釋：us的值比較高時，說明用戶進程消耗的CPU時間比較多，但是如果長期超過50%，那么我們就該考慮優化程序算法或者進行加速。
sy：內核空間占用CPU的百分比
解釋：sy的值高時，說明系統內核消耗的CPU資源多，這並不是良性表現，我們應該檢查原因。
id：CPU空閑的百分比
wa：CPU等待IO的百分比
解釋：wa的值高時，說明CPU等待IO的時間比較多，這可能是大量的磁盤隨機訪問造成的，也有可能是磁盤出現瓶頸。
st：來自於虛擬機偷取的CPU所占的百分比
1.2、vmstat命令使用實例
【例1】顯示活躍和非活躍內存
➜ test vmstat -a 1 #每秒輸出一次信息 procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu----- r b swpd free inact active si so bi bo in cs us sy id wa st 2 0 0 5388064 4919824 3586956 0 0 0 7 0 1 1 2 97 0 0 1 0 0 5388072 4919824 3587040 0 0 0 0 3607 6841 1 1 98 0 0 0 0 0 5387824 4919836 3587388 0 0 0 0 3761 7198 1 2 98 0 0 1 0 0 5387824 4919836 3587388 0 0 0 0 3558 6897 1 1 98 0 0 1 0 0 5389012 4919852 3587388 0 0 0 0 3699 6932 1 2 98 0 0
二、虛擬內存相關知識
在系統中運行的每個進程都需要使用到內存，但並不是所有的進程每時每刻都會使用到內存。當系統運行所需內存超過實際的物理內存時，系統內核會釋放某些進程所占用但未使用的部分或所有物理內存，將這部分數據存儲在磁盤上直到進程下一次調用，並將釋放出的內存提供給有需要的進程使用。在Linux內存管理中，主要是通過“調頁Paging”和“交換Swapping”來完成上述的內存調度。調頁算法是將內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存中供進程使用。而交換是將整個進程，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)從磁盤重新回到內存的過程被稱作Page-In。當內核需要一個分頁時，但發現此分頁不在物理內存中(因為已經被Page-Out了)，此時就發生了分頁錯誤(Page Fault)。當系統內核發現可運行內存變少時，就會通過Page-Out來釋放一部分物理內存。盡管Page-Out不是經常發生，但是如果Page-Out頻繁不斷地發生，直到當內核管理分頁的時間超過了運行程序的時間時，系統性能會急劇下降。這時的系統已經運行的非常慢或進入暫停狀態，這種狀態也被稱作thrashing(顛簸)。
三、總結
vmstat是一個服務器監控命令，通過vmstat可以看到CPU和內存的使用情況。目前說來，對於服務器監控有用處的度量主要有：
- r（運行隊列）
- pi（頁導入）
- us（用戶CPU）
- sy（系統CPU）
- id（空閑CPU）
通過vmstat來識別CPU瓶頸：
r（運行隊列）展示了正在執行和等待CPU資源的任務個數，當這個值超過了CPU數目，就會出現CPU瓶頸。
Linux下查看CPU核心數的命令：
cat /proc/cpuinfo|grep processor|wc -l
解決CPU瓶頸的辦法如下：
1. 增加CPU個數或核數(推薦)
2. 調整任務的執行時間，如把大任務放到系統不繁忙的時候進行，進而平衡系統的任務。
3. 調整已有任務的優先級
通過vmstat識別CPU滿負荷：
首先需要聲明一點的是，vmstat中CPU的度量是百分比的。當us＋sy的值接近100的時候，表示CPU正在接近滿負荷工作。但要注意的是，CPU滿負荷工作並不能說明什么，Linux總是試圖要CPU盡可能的繁忙，使得任務的吞吐量最大化。唯一能夠確定CPU瓶頸的還是r（運行隊列）的值。
通過vmstat識別內存瓶頸：
當內存的需求大於實際的物理內存時，服務器就會啟動虛擬內存機制，通過虛擬內存，可以將內存段移到SWAP DISK的特殊磁盤段上，這樣就會出現虛擬內存的頁導入和頁導出現象。頁導出並不能說明出現了內存瓶頸，虛擬內存系統經常會對內存段進行頁導出，但是頁導入操作就表明服務器需要更多的內存了， 頁導入需要從SWAP DISK上將內存段復制回內存，導致服務器速度變慢。
解決內存瓶頸的辦法如下：
1. 最簡單的，增加內存(推薦)
2. 改小SGA，使得對內存的需求減少
3. 改小PGA，使得對內存的需求減少