采用分段排查法診斷服務器性能

在日常性能測試中，我們需要掌握一些常用的策略以及有必要了解和掌握查看服務器性能的命令，來排查診斷服務器性能。

今天，就和大家分享一下在壓測過程中，采用分段排查法快速利用命令去診斷服務器的性能。

Linux服務器分段排查的方法，按照CPU、內(nèi)存、磁盤IO、網(wǎng)絡的先后順序依次排除。參考流程圖如下：

• 關(guān)注cpu(sys+us)使用率，若此值持續(xù)大于80%，可以觀察進程視圖，是否是非核心應用進程占用大量CPU資源，若能排除非核心應用進程的影響，則基本能確定該系統(tǒng)cpu資源面臨短缺，此時結(jié)合vmstat監(jiān)控觀察到proc列r值應該較大;同理，當cpu利用率很低，但運行進程隊列(r值)卻很大時，表面cpu存在阻塞
• 關(guān)注%idle(cpu 空閑時間的百分比)，若此值較高但系統(tǒng)響應卻很慢時，有可能是CPU在等待分配內(nèi)存，此時應關(guān)注內(nèi)存使用情況(見step3);如果空閑時間%idle持續(xù)為0并且系統(tǒng)時間(cpu sy)是用戶時間(cpu us)的兩倍 ，系統(tǒng)則面臨著CPU資源的短缺.
• 關(guān)注%wait(cpu等待 IO 的時間的百分比)，在cpu資源尚未耗盡情況下，若此值持續(xù)很高表示系統(tǒng)存儲IO可能存在瓶頸;問題原因可能是：(1)系統(tǒng)存在一個應用程序問題(應用本身有許多IO請求);(2)物理內(nèi)存不足; (3)低效的 I/O 子系統(tǒng)配置; 此時應先排查是否是應用程序問題，然后檢查系統(tǒng)內(nèi)存使用情況，若是交換分頁多，則確定是由物理內(nèi)存不足引發(fā)的磁盤IO問題(見step3);若不是，則檢查系統(tǒng)磁盤，結(jié)合iostat來驗證此現(xiàn)象是由應用IO過多造成(見step4).

Step2 結(jié)合vmstat、sar監(jiān)控cpu：

主要關(guān)注報告中的4個cpu列和2個procs(內(nèi)核線程)列

• r：等待在CPU資源的進程數(shù)。這個數(shù)據(jù)比平均負載更加能夠體現(xiàn)CPU負載情況，數(shù)據(jù)中不包含等待IO的進程。如果這個數(shù)值大于系統(tǒng)中的邏輯CPU核數(shù)，表示系統(tǒng)現(xiàn)在運行比較慢,有多數(shù)的進程等待CPU，那么系統(tǒng)的CPU資源已經(jīng)飽和。
• us, sy, id, wa, st：這些都代表了CPU時間的消耗，它們分別表示用戶時間(user)、系統(tǒng)(內(nèi)核)時間(sys)、空閑時間(idle)、IO等待時間(wait)和被偷走的時間(stolen，一般被其他虛擬機消耗)。上述這些CPU時間，可以讓我們很快了解CPU是否出于繁忙狀態(tài)。一般情況下，如果用戶時間和系統(tǒng)時間相加非常大，CPU出于忙于執(zhí)行指令。如果IO等待時間很長，那么系統(tǒng)的瓶頸可能在磁盤IO。

sar –P ALL : 對cpu分開查詢，統(tǒng)計每個cpu的使用情況，檢查多個cpu的負載是否平衡

通過前兩步，已能基本確定cpu是否存在瓶頸：

• 若cpu資源不足，可以調(diào)整應用程序?qū)PU的占用情況，使得應用程序能夠更有效的使用CPU，同時可以考慮增加更多的CPU;
• 若cpu不是瓶頸，則著重查看系統(tǒng)內(nèi)存。

Step3 用vmstat查看內(nèi)存使用情況:

每行會輸出一些系統(tǒng)核心指標，這些指標可以讓我們更詳細的了解系統(tǒng)狀態(tài)。后面跟的參數(shù)1，表示每秒輸出一次統(tǒng)計信息，參數(shù)2，表示一共輸出2次統(tǒng)計信息。表頭提示了每一列的含義，這只介紹一些和內(nèi)存性能調(diào)優(yōu)相關(guān)的列：

Memory區(qū)域

• swpd：表示切換到內(nèi)存交換區(qū)的內(nèi)存大小，即虛擬內(nèi)存已使用的大小(單位KB)，如果大于0，表示你的機器物理內(nèi)存不足了，如果不是程序內(nèi)存泄露的原因，那么你該升級內(nèi)存了或者把耗內(nèi)存的任務遷移到其他機器。
• free：表示當前空閑的物理內(nèi)存(以千字節(jié)為單位), 如果剩余內(nèi)存不足，也會導致系統(tǒng)性能問題。
• buff：表示baffers cached內(nèi)存大小，也就是緩沖大小，一般對塊設(shè)備的讀寫才需要緩沖。
• Cache：表示page cached的內(nèi)存大小，也就是緩存大小，一般作為文件系統(tǒng)進行緩沖，頻繁訪問的文件都會被緩存，如果cache值非常大說明緩存文件比較多，如果此時io中的bi比較小，說明文件系統(tǒng)效率比較好。

Swap區(qū)域

• si：表示有磁盤調(diào)入內(nèi)存，也就是內(nèi)存進入內(nèi)存交換區(qū)的內(nèi)存大小;通俗的講就是 每秒從磁盤讀入虛擬內(nèi)存的大小，如果這個值大于0，表示物理內(nèi)存不夠用或者內(nèi)存泄露了，要查找耗內(nèi)存進程解決掉。
• so：表示由內(nèi)存進入磁盤，也就是由內(nèi)存交換區(qū)進入內(nèi)存的內(nèi)存大小。

注意：一般情況下si、so的值都為0，如果si、so的值長期不為0，則說明系統(tǒng)內(nèi)存不足，需要增加系統(tǒng)內(nèi)存。

Step4 用iostat查看磁盤IO

• tps：該設(shè)備每秒的傳輸次數(shù)(Indicate the number of transfers persecond that were issued to the device.)。"一次傳輸"意思是"一次I/O請求"。多個邏輯請求可能會被合并為"一次I/O請求"。"一次傳輸"請求的大小是未知的。
• kB_read/s：每秒從設(shè)備(drive expressed)讀取的數(shù)據(jù)量;
• kB_wrtn/s：每秒向設(shè)備(drive expressed)寫入的數(shù)據(jù)量;
• kB_read：讀取的總數(shù)據(jù)量;
• kB_wrtn：寫入的總數(shù)量數(shù)據(jù)量;這些單位都為Kilobytes
• 關(guān)注%iowait，如果 CPU 和內(nèi)存受限的情況不存在，并且%iowait 長時間大于25%，則認為IO存在瓶頸。
• 收集磁盤IO數(shù)據(jù)吞吐量(iostat –d -k)，大致估計系統(tǒng)數(shù)據(jù)吞吐量與應用負載是否相匹配，排查是否有與業(yè)務無關(guān)的大量IO操作。

Step5 使用sar –d 查看磁盤讀寫：

其中：

• tps:每秒從物理磁盤I/O的次數(shù).多個邏輯請求會被合并為一個I/O磁盤請求,一次傳輸?shù)拇笮∈遣淮_定的。
• rd_sec/s:每秒讀扇區(qū)的次數(shù)。
• wr_sec/s:每秒寫扇區(qū)的次數(shù)。
• avgrq-sz:平均每次設(shè)備I/O操作的數(shù)據(jù)大小(扇區(qū))。
• avgqu-sz:磁盤請求隊列的平均長度。
• await:從請求磁盤操作到系統(tǒng)完成處理，每次請求的平均消耗時間，包括請求隊列等待時間，單位是毫秒(1秒=1000毫秒)。
• svctm:系統(tǒng)處理每次請求的平均時間，不包括在請求隊列中消耗的時間。
• %util:I/O請求占CPU的百分比，比率越大，說明越飽和。

正常情況下avserv應該是小于avwait值的, 如果avserv的值與avwait很接近，表示幾乎沒有I/O等待，磁盤性能很好;如果avwait的值遠高于avserv的值，則表示I/O隊列等待太長，系統(tǒng)上運行的應用程序?qū)⒆兟疟PIO為系統(tǒng)瓶頸。

Step6 使用netstat查看網(wǎng)絡：

1、通過ping命令檢測網(wǎng)絡的連通性

2、通過netstat –nltp組合檢測網(wǎng)絡接口狀況

-u (udp)僅顯示udp相關(guān)選項

-l 僅列出有在 Listen (監(jiān)聽) 的服務狀態(tài)

-n 拒絕顯示別名，能顯示數(shù)字的全部轉(zhuǎn)化成數(shù)字。

-t (tcp)僅顯示tcp相關(guān)選項

-p 顯示建立相關(guān)鏈接的程序名,

3、通過netstat –r組合檢測系統(tǒng)的路由表信息

總結(jié)：

cpu瓶頸常見征兆：

• 很慢的響應時間
• cpu空閑時間為零
• 過高的用戶占用cpu時間
• 過高的系統(tǒng)占用cpu時間
• 長時間的有很長的運行進程隊列

cpu調(diào)優(yōu)方法：

• 平衡系統(tǒng)負載——在不同的期間運行進程，從而更有效地利用每天的24小時。
• 使用 nice 或 renice 優(yōu)化調(diào)度程序——可為運行進程分配不同的優(yōu)先級，以避免占用大量cpu資源。
• 增加資源——添加更多的cpu

內(nèi)存瓶頸常見征兆：

• 很高的換頁率
• 交換空間使用率很高
• 進程進入不活動狀態(tài);
• 交換區(qū)所有磁盤的活動次數(shù)很高;
• 很高的全局系統(tǒng)CPU利用率;
• 內(nèi)存不夠出錯

內(nèi)存調(diào)優(yōu)方法：

• 保證交換空間分配合理(分配足夠多的交換空間、每個交換空間大小相同、每個交換空間分配在不同的硬盤上)
• 參數(shù)調(diào)整，調(diào)整內(nèi)存參數(shù)閥值
• 增加內(nèi)存資源

IO瓶頸常見征兆：

• 過高的磁盤利用率
• 太長的磁盤等待隊列
• 等待磁盤I/O的時間所占的百分率太高
• 太高的物理I/O速率
• 過低的緩存命中率
• 太長的運行進程隊列，但CPU卻空閑

IO調(diào)優(yōu)方法：

• 一般來說，高的%iowait 表明系統(tǒng)至少存在一個應用程序問題、缺少內(nèi)存問題或低效的 I/O 子系統(tǒng)配置;
• 應檢查應用程序產(chǎn)生大量IO請求是否正常;
• 檢查是否是由于內(nèi)存交換空間頻繁換頁引起的IO問題;
• 檢查磁盤配置情況是否合理

針對磁盤IO本身的優(yōu)化來說，盡管存在一些 I/O 優(yōu)化參數(shù)的虛擬內(nèi)存等價項，但是提高磁盤 I/O 性能的好方法仍然是正確地配置Linux系統(tǒng)，而不僅僅是優(yōu)化相關(guān)的參數(shù)。

最后

排查Linux服務器性能問題還有很多工具，上面介紹的一些命令，可以幫助我們快速的定位問題。在以后，實踐工作中，如果你掌握的shell命令多了之后，你就可以根據(jù)自己的工作需要，寫一些腳本，去輔助自己的測試工作，例如數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理等等，然后和其他工具結(jié)合，就可以形成一套解決方案了。

注意：本文旨在學習交流，涉及到部分參數(shù)指標可能與實際項目有出入，僅為以后的Linux服務器系統(tǒng)性能分析工作提供參考。

分享題目：采用分段排查法診斷服務器性能
文章位置：http://www.bm7419.com/news27/102577.html

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