vmstat是Virtual Meomory Statistics（虛擬內存統計）的(de)(de)縮寫，可對操(cao)作系統的(de)(de)虛擬內存、進(jin)(jin)程(cheng)、CPU活(huo)動進(jin)(jin)行監控。他(ta)是對系統的(de)(de)整體(ti)情況(kuang)進(jin)(jin)行統計，不足之處是無法對某個(ge)進(jin)(jin)程(cheng)進(jin)(jin)行深入(ru)分析。vmstat 工具提供(gong)了(le)一種低開(kai)銷(xiao)的(de)(de)系統性能觀察方式(shi)。因(yin)為 vmstat 本(ben)身(shen)就是低開銷(xiao)工具，在非常高負荷(he)的服務器上，你(ni)需要查看并監控(kong)系統的健康情況,在控(kong)制窗口還是能夠使用vmstat 輸(shu)出結果。在學習(xi)vmstat命令前，我(wo)們先了解一下Linux系統中關于物理內存和虛擬(ni)內存(cun)相關信息(xi)。

物理內存和虛擬內存區別：

我們(men)知道，直(zhi)接從物(wu)(wu)理內(nei)(nei)存(cun)讀寫(xie)數(shu)據(ju)要比從硬盤讀寫(xie)數(shu)據(ju)要快的多，因此，我們(men)希望(wang)所有數(shu)據(ju)的讀取和寫(xie)入(ru)都在(zai)內(nei)(nei)存(cun)完(wan)成，而內(nei)(nei)存(cun)是有限的，這(zhe)樣就引(yin)出(chu)了物(wu)(wu)理內(nei)(nei)存(cun)與虛擬內(nei)(nei)存(cun)的概念。

物理(li)內(nei)存(cun)就是系統硬件提(ti)(ti)供的(de)內(nei)存(cun)大小，是真正的(de)內(nei)存(cun)，相對于(yu)物理(li)內(nei)存(cun)，在linux下還有一(yi)個虛擬(ni)(ni)(ni)內(nei)存(cun)的(de)概念，虛擬(ni)(ni)(ni)內(nei)存(cun)就是為(wei)了滿足物理(li)內(nei)存(cun)的(de)不(bu)足而提(ti)(ti)出(chu)的(de)策(ce)略，它(ta)是利(li)用(yong)磁盤空(kong)間虛擬(ni)(ni)(ni)出(chu)的(de)一(yi)塊(kuai)邏輯內(nei)存(cun)，用(yong)作虛擬(ni)(ni)(ni)內(nei)存(cun)的(de)磁盤空(kong)間被稱為(wei)交換空(kong)間（Swap Space）。

作為物(wu)理(li)內(nei)存(cun)的擴展，linux會在物(wu)理(li)內(nei)存(cun)不足時，使用(yong)交(jiao)(jiao)換分區的虛擬內(nei)存(cun)，更詳細的說，就是內(nei)核會將暫(zan)時不用(yong)的內(nei)存(cun)塊信(xin)息寫到交(jiao)(jiao)換空間(jian)，這樣(yang)以來，物(wu)理(li)內(nei)存(cun)得到了釋放，這塊內(nei)存(cun)就可以用(yong)于其(qi)它(ta)目(mu)的，當需要用(yong)到原始的內(nei)容時，這些信(xin)息會被重(zhong)新從交(jiao)(jiao)換空間(jian)讀(du)入物(wu)理(li)內(nei)存(cun)。

linux的(de)內(nei)(nei)(nei)存(cun)管理(li)(li)采取(qu)的(de)是分(fen)頁存(cun)取(qu)機制，為(wei)了保(bao)證(zheng)物(wu)理(li)(li)內(nei)(nei)(nei)存(cun)能得到(dao)充分(fen)的(de)利用，內(nei)(nei)(nei)核(he)會在適當的(de)時候將物(wu)理(li)(li)內(nei)(nei)(nei)存(cun)中不經(jing)常(chang)(chang)使用的(de)數據塊自動交(jiao)換到(dao)虛擬內(nei)(nei)(nei)存(cun)中，而將經(jing)常(chang)(chang)使用的(de)信息保(bao)留到(dao)物(wu)理(li)(li)內(nei)(nei)(nei)存(cun)。

要(yao)深(shen)入了解linux內存(cun)運行機(ji)制(zhi)，需要(yao)知道下面提(ti)到的幾個方面：

首先，Linux系(xi)統(tong)會(hui)不時(shi)(shi)的進行頁面交換操作，以(yi)保持盡可(ke)能多的空閑(xian)物理內存，即(ji)使并沒有什么(me)事(shi)情需要(yao)內存，Linux也會(hui)交換出暫時(shi)(shi)不用的內存頁面。這(zhe)可(ke)以(yi)避免等待交換所(suo)需的時(shi)(shi)間。

其次，linux進(jin)行頁面(mian)交(jiao)換(huan)是(shi)(shi)有(you)條件(jian)(jian)的(de)(de)，不(bu)是(shi)(shi)所(suo)有(you)頁面(mian)在不(bu)用(yong)(yong)時(shi)(shi)(shi)都交(jiao)換(huan)到(dao)虛(xu)擬內(nei)(nei)(nei)(nei)存(cun)(cun)(cun)(cun)，linux內(nei)(nei)(nei)(nei)核根據”最近(jin)最經常使用(yong)(yong)“算法，僅僅將一些不(bu)經常使用(yong)(yong)的(de)(de)頁面(mian)文(wen)件(jian)(jian)交(jiao)換(huan)到(dao)虛(xu)擬內(nei)(nei)(nei)(nei)存(cun)(cun)(cun)(cun)，有(you)時(shi)(shi)(shi)我們會看到(dao)這(zhe)么(me)一個現象：linux物(wu)理內(nei)(nei)(nei)(nei)存(cun)(cun)(cun)(cun)還(huan)有(you)很(hen)多，但是(shi)(shi)交(jiao)換(huan)空間(jian)也使用(yong)(yong)了(le)很(hen)多。其實，這(zhe)并(bing)不(bu)奇怪，例如，一個占(zhan)用(yong)(yong)很(hen)大(da)內(nei)(nei)(nei)(nei)存(cun)(cun)(cun)(cun)的(de)(de)進(jin)程(cheng)運(yun)行時(shi)(shi)(shi)，需要(yao)耗費很(hen)多內(nei)(nei)(nei)(nei)存(cun)(cun)(cun)(cun)資源，此(ci)時(shi)(shi)(shi)就(jiu)會有(you)一些不(bu)常用(yong)(yong)頁面(mian)文(wen)件(jian)(jian)被(bei)交(jiao)換(huan)到(dao)虛(xu)擬內(nei)(nei)(nei)(nei)存(cun)(cun)(cun)(cun)中，但后(hou)來這(zhe)個占(zhan)用(yong)(yong)很(hen)多內(nei)(nei)(nei)(nei)存(cun)(cun)(cun)(cun)資源的(de)(de)進(jin)程(cheng)結束并(bing)釋放了(le)很(hen)多內(nei)(nei)(nei)(nei)存(cun)(cun)(cun)(cun)時(shi)(shi)(shi)，剛才被(bei)交(jiao)換(huan)出去的(de)(de)頁面(mian)文(wen)件(jian)(jian)并(bing)不(bu)會自動的(de)(de)交(jiao)換(huan)進(jin)物(wu)理內(nei)(nei)(nei)(nei)存(cun)(cun)(cun)(cun)，除非有(you)這(zhe)個必要(yao)，那么(me)此(ci)刻系(xi)統物(wu)理內(nei)(nei)(nei)(nei)存(cun)(cun)(cun)(cun)就(jiu)會空閑很(hen)多，同時(shi)(shi)(shi)交(jiao)換(huan)空間(jian)也在被(bei)使用(yong)(yong)，就(jiu)出現了(le)剛才所(suo)說的(de)(de)現象了(le)。關于這(zhe)點，不(bu)用(yong)(yong)擔(dan)心(xin)什(shen)么(me)，只要(yao)知道是(shi)(shi)怎么(me)一回事(shi)就(jiu)可以了(le)。

最后，交換(huan)空間(jian)的頁面(mian)在使(shi)用時會首(shou)先(xian)被(bei)交換(huan)到物理(li)內存(cun)(cun)，如(ru)果(guo)此時沒有足夠的物理(li)內存(cun)(cun)來容納(na)這些(xie)頁面(mian)，它們又會被(bei)馬(ma)上(shang)交換(huan)出(chu)去，如(ru)此以來，虛擬內存(cun)(cun)中可能沒有足夠空間(jian)來存(cun)(cun)儲(chu)這些(xie)交換(huan)頁面(mian)，最終會導(dao)致linux出(chu)現假死機、服務異常等問題，linux雖然可以在一段時間(jian)內自(zi)行恢(hui)復，但(dan)是(shi)恢(hui)復后的系(xi)統已(yi)經基本不(bu)可用了。

因此，合理規劃和設(she)計linux內存的(de)使用(yong)，是非常重要的(de)。

虛擬內存原理：

在系統中運行的(de)每個進(jin)程(cheng)(cheng)都(dou)需要使(shi)用到(dao)內(nei)存(cun)(cun)，但不是每個進(jin)程(cheng)(cheng)都(dou)需要每時每刻使(shi)用系統分配(pei)的(de)內(nei)存(cun)(cun)空間。當系統運行所需內(nei)存(cun)(cun)超過實際的(de)物理內(nei)存(cun)(cun)，內(nei)核(he)會釋放某些進(jin)程(cheng)(cheng)所占用但未使(shi)用的(de)部(bu)分或所有(you)物理內(nei)存(cun)(cun)，將這部(bu)分資料(liao)存(cun)(cun)儲在磁(ci)盤上直到(dao)進(jin)程(cheng)(cheng)下一次調用，并將釋放出的(de)內(nei)存(cun)(cun)提供給有(you)需要的(de)進(jin)程(cheng)(cheng)使(shi)用。

在Linux內(nei)存管理中(zhong)，主要是(shi)通過“調(diao)頁Paging”和“交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)Swapping”來完成(cheng)上述(shu)的(de)(de)內(nei)存調(diao)度。調(diao)頁算法(fa)是(shi)將內(nei)存中(zhong)最近不(bu)常使(shi)用的(de)(de)頁面(mian)換(huan)(huan)到磁(ci)盤上，把活動頁面(mian)保(bao)留在內(nei)存中(zhong)供進(jin)程使(shi)用。交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)技術是(shi)將整個(ge)進(jin)程，而不(bu)是(shi)部分頁面(mian)，全部交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)到磁(ci)盤上。

分(fen)頁(Page)寫入磁(ci)盤的(de)過程被稱(cheng)作(zuo)Page-Out，分(fen)頁(Page)從磁(ci)盤重新回到內存的(de)過程被稱(cheng)作(zuo)Page-In。當內核需要一(yi)個分(fen)頁時(shi)(shi)，但發現(xian)此(ci)分(fen)頁不在物(wu)理內存中(因為已經被Page-Out了(le))，此(ci)時(shi)(shi)就發生(sheng)了(le)分(fen)頁錯誤（Page Fault）。

當(dang)系統(tong)內(nei)(nei)核(he)發現可運(yun)行(xing)(xing)內(nei)(nei)存變少時(shi)(shi)，就會(hui)通過(guo)Page-Out來釋放一部分物理內(nei)(nei)存。經管(guan)Page-Out不(bu)(bu)是經常(chang)發生(sheng)，但是如果Page-out頻繁不(bu)(bu)斷的(de)發生(sheng)，直到當(dang)內(nei)(nei)核(he)管(guan)理分頁的(de)時(shi)(shi)間超(chao)過(guo)運(yun)行(xing)(xing)程式的(de)時(shi)(shi)間時(shi)(shi)，系統(tong)效能會(hui)急(ji)劇下降。這時(shi)(shi)的(de)系統(tong)已經運(yun)行(xing)(xing)非(fei)常(chang)慢或進入暫(zan)停狀(zhuang)態，這種狀(zhuang)態亦被(bei)稱(cheng)作thrashing(顛簸)。

1．命令格式(shi)：

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(ling)功(gong)能：

用來顯示(shi)虛擬內存的(de)信息

3．命令(ling)參數(shu)：

-a：顯示活躍和(he)非活躍內存

-f：顯示從系(xi)統啟動至今的(de)fork數量(liang) 。

-m：顯示slabinfo

-n：只在(zai)開(kai)始時顯示一次各字(zi)段名稱。

-s：顯示內存相關統(tong)計信息及(ji)多種系統(tong)活(huo)動數量。

delay：刷新時間(jian)間(jian)隔。如果不指定，只顯示(shi)一條結果。

count：刷(shua)新次數。如(ru)果不指定(ding)刷(shua)新次數，但指定(ding)了刷(shua)新時(shi)(shi)間間隔，這時(shi)(shi)刷(shua)新次數為無窮(qiong)。

-d：顯示磁盤相(xiang)關統計信息。

-p：顯示指定磁盤分區統計信息

-S：使(shi)用指定單(dan)位顯(xian)示。參(can)數有 k 、K 、m 、M ，分別代表1000、1024、1000000、1048576字節(jie)（byte）。默(mo)認單(dan)位為K（1024 bytes）

-V：顯示vmstat版本信息。

4．使用實例：

實例1：顯(xian)示虛擬(ni)內存使用情況(kuang)

命(ming)令(ling)：

vmstat

輸(shu)出：

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

說明：

字段說明：

Procs（進程）：

r: 運行隊列中進程(cheng)數量

b: 等待IO的進程數量

Memory（內存）：

swpd: 使(shi)用虛擬內存大小

free: 可用內存大小

buff: 用作緩沖(chong)的內存大小

cache: 用作緩存的(de)內(nei)存大小

Swap：

si: 每(mei)秒從(cong)交換區寫到內存的大小

so: 每秒寫入交換區的內(nei)存大小

IO：（現(xian)在(zai)的(de)Linux版本塊(kuai)的(de)大小(xiao)為(wei)1024bytes）

bi: 每秒讀取的(de)塊數

bo: 每秒寫入的塊數

系統：

in: 每秒中(zhong)斷數，包括(kuo)時鐘中(zhong)斷。

cs: 每秒上下(xia)文切(qie)換數。

CPU（以百分(fen)比表(biao)示）：

us: 用戶進程執(zhi)行(xing)時間(user time)

sy: 系(xi)統(tong)進程執(zhi)行時間(system time)

id: ;空閑(xian)時間(jian)(包括IO等(deng)待(dai)時間(jian)),中央處理器的空閑時(shi)間 。以百分比表(biao)示。

wa: 等待IO時間

備注(zhu)： 如果(guo) r經(jing)常大于(yu) 4 ，且(qie)id經(jing)常少于(yu)40，表(biao)示cpu的(de)(de)負荷很重。如果(guo)pi，po 長期不等于(yu)0，表(biao)示內存不足(zu)。如果(guo)disk 經(jing)常不等于(yu)0， 且(qie)在(zai) b中(zhong)的(de)(de)隊列(lie) 大于(yu)3， 表(biao)示 io性(xing)(xing)能不好(hao)。Linux在(zai)具(ju)(ju)有高穩(wen)定性(xing)(xing)、可(ke)靠性(xing)(xing)的(de)(de)同時(shi)，具(ju)(ju)有很好(hao)的(de)(de)可(ke)伸縮性(xing)(xing)和擴展(zhan)性(xing)(xing)，能夠針對不同的(de)(de)應(ying)用和硬件(jian)環境調(diao)整，優化出滿足(zu)當(dang)前應(ying)用需要(yao)的(de)(de)最佳性(xing)(xing)能。因(yin)此(ci)企業在(zai)維護Linux系(xi)(xi)統(tong)、進行系(xi)(xi)統(tong)調(diao)優時(shi)，了解系(xi)(xi)統(tong)性(xing)(xing)能分析(xi)工具(ju)(ju)是至(zhi)關重要(yao)的(de)(de)。

命令：

vmstat 5 5

表(biao)示在5秒時間內進行(xing)5次采(cai)樣。將得(de)到一個數(shu)據(ju)匯(hui)總他能夠反映真正的系(xi)統情況。

實例2：顯示活躍和非活躍內存(cun)

命(ming)令：

vmstat -a 2 5

輸出：

[root@localhost ~]#  

說明：

使用-a選項(xiang)顯(xian)示活躍(yue)和(he)非活躍(yue)內存時，所顯(xian)示的內容除增加inact和(he)active外，其(qi)他顯(xian)示內容與例(li)子1相同(tong)。

字段說明：

Memory（內(nei)存）：

inact: 非活躍內(nei)存大小（當使用(yong)-a選項時顯示(shi)）

active: 活躍(yue)的內存大小（當使用-a選項(xiang)時(shi)顯示）

實例3：查看系(xi)統已經(jing)fork了(le)多(duo)少次

命令：

vmstat -f

輸(shu)出：

[root@SCF1129 ~]# vmstat -f

     12744849 forks

[root@SCF1129 ~]#

說明(ming)：

這個數據是從/proc/stat中的processes字段里取得的

實例4：查看內存使用的詳細(xi)信息(xi)

命令：

vmstat -s

輸出：

說明：

這些信息的(de)分別來自于/proc/meminfo,/proc/stat和(he)/proc/vmstat。

實例5：查(cha)看(kan)磁盤的讀(du)/寫

命(ming)令(ling)：

vmstat -d

輸出：

說明：

這些信(xin)息主(zhu)要來(lai)自于/proc/diskstats.

merged:表示一次來自于合并的寫/讀請(qing)求,一般(ban)系統會把多個(ge)連接(jie)/鄰近的讀/寫請(qing)求合并到一起來操作.

實例6：查看/dev/sda1磁盤的讀/寫

命(ming)令：

輸出：

[root@SCF1129 ~]# df

文件系(xi)統                 1K-塊      已用      可(ke)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(zi)于(yu)/proc/diskstats。

reads:來自于這個分區的讀的次數。

read sectors:來自于這個分區的讀扇區的次數。

writes:來自(zi)于這個分區(qu)的(de)寫的(de)次數。

requested writes:來自于這個分區的寫請求次數。

實例7：查看系統的slab信息(xi)

命令(ling)：

vmstat -m

輸出：

這組(zu)信息(xi)來(lai)自于/proc/slabinfo。

slab:由于內(nei)核會有(you)許(xu)多小對象，這些對(dui)象(xiang)構造銷(xiao)毀(hui)十(shi)分頻繁，比如(ru)i-node，dentry，這些對(dui)象(xiang)如果每次構建的時候就向內存要一個頁(4kb)，而其實(shi)只有幾個字節，這(zhe)樣(yang)就會非常(chang)浪費，為了解(jie)決這(zhe)個(ge)問題，就(jiu)引入了一種新的(de)機制來處理在同一個頁框(kuang)中如何分配小存(cun)儲區，而(er)slab可以對(dui)(dui)小對(dui)(dui)象進行分(fen)配(pei),這樣(yang)就不用為每一個對(dui)(dui)象分(fen)配(pei)頁框，從而節(jie)省了空間(jian)，內核對一些小對象創建(jian)析構很(hen)頻繁，slab對這些小對象進行緩沖,可以重復利用,減(jian)少內(nei)存(cun)分配次數。