一、操作系統(tǒng)總體介紹

CPU： 就像人的大腦，主要負(fù)責(zé)相關(guān)事情的判斷以及實(shí)際處理的機(jī)制。

查詢指令： cat /proc/cpuinfo

內(nèi)存： 大腦中的記憶區(qū)塊，將皮膚、眼睛等所收集到的信息記錄起來(lái)的地方，以供CPU進(jìn)行判斷。

查詢指令： cat /proc/meminfo

1）物理內(nèi)存

物理內(nèi)存，就是我們將內(nèi)存條插在主板內(nèi)存槽上的內(nèi)存條的容量的大小?？从?jì)算機(jī)配置的時(shí)候，主要看的就是這個(gè)物理內(nèi)存

2）虛擬內(nèi)存

Windows中運(yùn)用了虛擬內(nèi)存技術(shù)，即拿出一部分硬盤(pán)空間來(lái)充當(dāng)內(nèi)存使用，當(dāng)內(nèi)存占用完時(shí)，電腦就會(huì)自動(dòng)調(diào)用硬盤(pán)來(lái)充當(dāng)內(nèi)存，以緩解內(nèi)存的緊張。

關(guān)系：windows中虛擬內(nèi)存和物理內(nèi)存可能都會(huì)被使用，linux中，只有物理內(nèi)存使用完了，才會(huì)使用虛擬內(nèi)存

硬盤(pán)：大腦中的記憶區(qū)塊，將重要的數(shù)據(jù)記錄起來(lái)，以便未來(lái)再次使用這些數(shù)據(jù)。

查詢指令： fdisk -l (需要root權(quán)限)

二、操作系統(tǒng)監(jiān)控命令>單獨(dú)寫(xiě)一份

·vmstat

·sar

·iostat

·top

·free

·uptime

·netstat

·ps

·strace

·lsof

三、如何分析操作系統(tǒng)

實(shí)際流程： 讀數(shù)據(jù)>數(shù)據(jù)>硬盤(pán)>虛擬內(nèi)存（swaP）>內(nèi)存>cpu緩存>執(zhí)行隊(duì)列。分析方向，正好相反。

四、各個(gè)部分常出現(xiàn)的漏洞

CPU： 容易出現(xiàn)該類(lèi)瓶頸的郵件服務(wù)器、動(dòng)態(tài)web服務(wù)器

內(nèi)存： 容易出現(xiàn)該類(lèi)瓶頸的打印服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、靜態(tài)web服務(wù)器

磁盤(pán)I/O： 頻繁讀寫(xiě)操作的項(xiàng)目

網(wǎng)絡(luò)帶寬： 頻繁大量上傳下載項(xiàng)目

五、Linux本身的一些優(yōu)化

1）系統(tǒng)安裝優(yōu)化

當(dāng)安裝linux系統(tǒng)時(shí)，磁盤(pán)劃分、 SWAP內(nèi)存的分配都直接影響系統(tǒng)性能。對(duì)于虛擬內(nèi)存SWAP的設(shè)定，現(xiàn)在已經(jīng)沒(méi)有了所謂虛擬內(nèi)存是物理內(nèi)存兩倍的要求，但是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，如果內(nèi)存較?。ㄎ锢韮?nèi)存小于4GB），一般設(shè)置SWAP交換分區(qū)大小為內(nèi)存的2倍；如果物理內(nèi)存大約4GB小于16GB，可以設(shè)置SWAP大小等于或者略小于物理內(nèi)存即可；如果內(nèi)存在16GB以上，原則上可以設(shè)置SWAP為0，但最好設(shè)置一定大小的SWAP

2）內(nèi)核參數(shù)優(yōu)化

例如，如果系統(tǒng)部署的oracle數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用，那么就需要對(duì)系統(tǒng)共享內(nèi)存段（ kernel.shmmax, kenerl.shmmni, kernel.shmall)。

系統(tǒng)信號(hào)量（ kernel.sem）、文件句柄（ fs.file0max）等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置；如果部署的WEB應(yīng)用，那么就需要根據(jù)web應(yīng)用特性進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的優(yōu)化，例如修改：

net.ipv4.ip_local_port_range、net.ipv4.tc_tw_reuse、net.core.somaxconn等網(wǎng)絡(luò)內(nèi)核參數(shù)。

3）文件系統(tǒng)優(yōu)化

在linux下可選的文件系統(tǒng)有ext2,、 ext3、 xfs、 ReiserFS。

linux標(biāo)準(zhǔn)文件系統(tǒng)是從VFS開(kāi)始，然后ext、 ext2， ext2是linux上的標(biāo)準(zhǔn)文件系統(tǒng)， ext3是在ext2基礎(chǔ)上增加日志形成的。從VFS到ext3，設(shè)計(jì)思想沒(méi)有太大變化，都是早期UNIX家族基于超級(jí)塊和inode的設(shè)計(jì)理念設(shè)計(jì)而成。

XFS文件系統(tǒng)是SGI開(kāi)發(fā)的一個(gè)高級(jí)日志文件系統(tǒng)，通過(guò)分布處理磁盤(pán)請(qǐng)求、定位數(shù)據(jù)、保持cache的一致性來(lái)提供對(duì)文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)的低延遲、高帶寬的訪問(wèn)，因此XFS極具伸縮性，非常健壯，具有優(yōu)秀的日志記錄功能、可擴(kuò)展性強(qiáng)、快速寫(xiě)入等優(yōu)點(diǎn)。

ReiserFS在Hans Reiser領(lǐng)導(dǎo)下開(kāi)發(fā)出來(lái)的一款高性能的日志文件系統(tǒng)，通過(guò)完全平衡樹(shù)來(lái)管理數(shù)據(jù)，包括文件數(shù)據(jù)、文件名及日志支持等。與ext2、 ext3相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是訪問(wèn)性能和安全性大幅提升。具有高效、合理利用磁盤(pán)空間，先將的日志管理機(jī)制，特意的搜尋方式，海量磁盤(pán)存儲(chǔ)等優(yōu)點(diǎn)

六、重點(diǎn)知識(shí)：物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存

1.如何查看物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存？

Top 命令可以查看物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存的數(shù)值

2.Buffer

是硬盤(pán)控制器上的一塊內(nèi)存芯片，具有極快的存取速度，它是硬盤(pán)內(nèi)部存儲(chǔ)和外界接口之間的緩沖器。由于硬盤(pán)的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速度和外界介面?zhèn)鬏斔俣炔煌?，緩存在其中起到一個(gè)緩沖的作用。緩存的大小與速度是直接關(guān)系到硬盤(pán)的傳輸速度的重要因素，能夠大幅度地提高硬盤(pán)整體性能。

3.Cache

CPU緩存（Cache Memory）是位于CPU與內(nèi)存之間的臨時(shí)存儲(chǔ)器，它的容量比內(nèi)存小的多但是交換速度卻比內(nèi)存要快得多。緩存的出現(xiàn)主要是為了解決CPU運(yùn)算速度與內(nèi)存讀寫(xiě)速度不匹配的矛盾，因?yàn)镃PU運(yùn)算速度要比內(nèi)存讀寫(xiě)速度快很多，這樣會(huì)使CPU花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間等待數(shù)據(jù)到來(lái)或把數(shù)據(jù)寫(xiě)入內(nèi)存。在緩存中的數(shù)據(jù)是內(nèi)存中的一小部分，但這一小部分是短時(shí)間內(nèi)CPU即將訪問(wèn)的，當(dāng)CPU調(diào)用大量數(shù)據(jù)時(shí)，就可避開(kāi)內(nèi)存直接從緩存中調(diào)用，從而加快讀取速度

4.CPU中斷

當(dāng)CPU執(zhí)行完一條現(xiàn)行指令時(shí)，如果外設(shè)向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，那么CPU在滿足響應(yīng)的情況下，將發(fā)出中斷響應(yīng)信號(hào)，與此同時(shí)關(guān)閉中斷，表示CPU不在受理另外一個(gè)設(shè)備的中斷。

這時(shí)，CPU將尋找中斷請(qǐng)求源是哪一個(gè)設(shè)備，并保存CPU自己的程序計(jì)數(shù)器（PC）的內(nèi)容。然后，他將轉(zhuǎn)移到處理該中斷源的中斷服務(wù)程序。CPU在保存現(xiàn)場(chǎng)信息，設(shè)備服務(wù)（如交換數(shù)據(jù)）以后，將恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)信息。在這些動(dòng)作完成以后，開(kāi)放中斷，并返回到原來(lái)被中斷的主程序的下一條指令。

5.上下文切換

上下文切換（Context Switch） 或者環(huán)境切換

多任務(wù)系統(tǒng)中，上下文切換是指CPU的控制權(quán)由運(yùn)行任務(wù)轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)就緒任務(wù)時(shí)所發(fā)生的事件。

在操作系統(tǒng)中，CPU切換到另一個(gè)進(jìn)程需要保存當(dāng)前進(jìn)程的狀態(tài)并恢復(fù)另一個(gè)進(jìn)程的狀態(tài)：當(dāng)前運(yùn)行任務(wù)轉(zhuǎn)為就緒（或者掛起、刪除）狀態(tài)，另一個(gè)被選定的就緒任務(wù)成為當(dāng)前任務(wù)。上下文切換包括保存當(dāng)前任務(wù)的運(yùn)行環(huán)境，恢復(fù)將要運(yùn)行任務(wù)的運(yùn)行環(huán)境。

進(jìn)程上下文用進(jìn)程的PCB（進(jìn)程控制塊,也稱(chēng)為PCB，即任務(wù)控制塊）表示，它包括進(jìn)程狀態(tài)，CPU寄存器的值等。

通常通過(guò)執(zhí)行一個(gè)狀態(tài)保存來(lái)保存CPU當(dāng)前狀態(tài)，然后執(zhí)行一個(gè)狀態(tài)恢復(fù)重新開(kāi)始運(yùn)行。

上下文切換會(huì)對(duì)性能造成負(fù)面影響。然而，一些上下文切換相對(duì)其他切換而言更加昂貴；其中一個(gè)更昂貴的上下文切換是跨核上下文切換（Cross-Core Context Switch）。一個(gè)線程可以運(yùn)行在一個(gè)專(zhuān)用處理器上，也可以跨處理器。由單個(gè)處理器服務(wù)的線程都有處理器關(guān)聯(lián)（Processor Affinity），這樣會(huì)更加有效。在另一個(gè)處理器內(nèi)核搶占和調(diào)度線程會(huì)引起緩存丟失，作為緩存丟失和過(guò)度上下文切換的結(jié)果要訪問(wèn)本地內(nèi)存?？傊?，這稱(chēng)為“跨核上下文切換”。

6.進(jìn)程和線程

①進(jìn)程概念

進(jìn)程是表示資源分配的基本單位，又是調(diào)度運(yùn)行的基本單位。例如，用戶運(yùn)行自己的程序，系統(tǒng)就創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，并為它分配資源，包括各種表格、內(nèi)存空間、磁盤(pán)空間、I／O設(shè)備等。然后，把該進(jìn)程放人進(jìn)程的就緒隊(duì)列。進(jìn)程調(diào)度程序選中它，為它分配CPU以及其它有關(guān)資源，該進(jìn)程才真正運(yùn)行。所以，進(jìn)程是系統(tǒng)中的并發(fā)執(zhí)行的單位。

②線程概念

線程是進(jìn)程中執(zhí)行運(yùn)算的最小單位，亦即執(zhí)行處理機(jī)調(diào)度的基本單位。如果把進(jìn)程理解為在邏輯上操作系統(tǒng)所完成的任務(wù)，那么線程表示完成該任務(wù)的許多可能的子任務(wù)之一。

③進(jìn)程和線程的關(guān)系

（1）一個(gè)線程只能屬于一個(gè)進(jìn)程，而一個(gè)進(jìn)程可以有多個(gè)線程，但至少有一個(gè)線程；

（2）資源分配給進(jìn)程，同一進(jìn)程的所有線程共享該進(jìn)程的所有資源；

（3）處理機(jī)分給線程，即真正在處理機(jī)上運(yùn)行的是線程；

（4）線程在執(zhí)行過(guò)程中，需要協(xié)作同步。不同進(jìn)程的線程間要利用消息通信的辦法實(shí)現(xiàn)同步。

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