使用 stress 和 sysstat 分析平均负载过高的场景

原文链接:小polo测试笔记

stress 介绍

Linux 系统压力测试工具,这里通过异常进程模拟平均负载升高的场景

stress 命令行参数的讲解

在这里插入图片描述

字段 含义
-?、–help 帮助文档
–version、-v 版本号
-q 退出
-n 显示已完成指令的情况
-t N、–timeout N 运行 N 秒后停止
–backoff N 等待 N 微秒后开始运行
-c N、–cpu N 产生 N 个进程
每个进程反复的计算随机数的平方根
模拟 CPU 计算密集型场景
-i N、–io N 产生 N 个进程
每个进程反复调用 sync()
模拟 I/O 密集型场景
-m N、–vm N 产生 N 个进程
每个进程不断调用内存分配 malloc() 和内存释放 free() 函数
–vm-bytes B 指定 malloc() 时内存的字节数,默认256MB
–vm-hang N 指定执行 free() 前等待的秒数
-d N、 --hdd N 产生 N 个进程
每个进程执行 write() 和 unlink() 的进程
–hdd-bytes B 每个 hdd worker 写入 B 字节(默认为1GB)

Numbers may be suffixed with s,m,h,d,y (time) or B,K,M,G (size)
时间单位可以为秒 s,分m,小时h,天d,年y,文件大小单位可以为 K,M,G

默认为s 示例 -t 2m 指定时间为2min

sysstat 介绍

  • 包含了常用的 Linux 性能工具,用来监控和分析系统的性能
  • 接下来会用到 mpstat 和 pidstat 两个命令
  • 后面用单独一篇详细讲解里面包含的所有命令

mpstat

  • 常用的多核 CPU 性能分析工具
  • 实时查看每个 CPU 的性能指标以及所有 CPU 的平均指标

pidstat

  • 常用的进程性能分析工具
  • 实时查看进程的 CPU、内存、I/O 以及上下文切换等性能指标

安装

stress 安装

yum install -y epel-release
yum install stress -y

sysstat 安装

提取码: 链接:https://pan.baidu.com/s/1iph2bNjHwTUwjY6X6-pZ-Q
提取码:a43h
解压: tar -zxvf sysstat-12.1.5.tar.gz
进入到文件夹内,执行下面两个命令
./configure
make&&make install

示例

1. CPU 密集型进程

开启三个终端

第一个终端
在第一个终端运行 stress 命令,模拟一个 CPU 使用率 100% 的场景
stress -c 1 -t 600 在这里插入图片描述
第二个终端
运行 uptime 查看系统平均负载情况,-d 参数表示高亮显示变化的区域
watch -d uptime
在这里插入图片描述
可以看到,1 分钟的平均负载会慢慢增加到 1.00

第三个终端
运行 mpstat 查看 CPU 使用率的变化情况
mpstat -P ALL 5
在这里插入图片描述
可以看出

  • 仅有一个 CPU 的使用率接近 100%,但它的 iowait 只有 0
  • 这说明,平均负载的升高正是由于 CPU 使用率为 100%

使用 pidstat 命令
间隔 5 秒后输出一组数据
pidstat -u 5 1
在这里插入图片描述

从这里可以明显看到,stress 进程的 CPU 使用接近 100%

I/O 密集型进程

第一个终端

运行 stress 命令,但这次模拟 I/O 压力,即不停地执行 sync()
在这里插入图片描述

第二个终端
运行 uptime 查看系统平均负载情况,-d 参数表示高亮显示变化的区域

第三个终端
运行 mpstat 查看 CPU 使用率的变化情况

mpstat -P ALL 5 1
在这里插入图片描述

其实 iowait 并没有上去,反而还是系统态(%sys)升高了,这是怎么回事?难道是工具的问题?

  • iowait 无法升高是因为案例中 stress -i 使用的是 sync() 系统调用,它的作用是刷新缓冲区内存到磁盘中
  • 对于新安装的虚拟机,缓冲区可能比较小,无法产生大的io压力
  • 这样大部分都是系统调用的消耗了
  • 所以,只看到系统 CPU 使用率升高

解决办法
使用 stress 的另一个参数 -d

stress --hdd 1 -t 600 --hdd-bytes 4G

模拟超负载运行

这次模拟 8 个进程(决定你机器的核数,这里是针对4核机器来说超了一倍的负载)
stress -c 8 -t 600

可以直接通过 pidstat 来查看进程的情况了,每隔 5s 收集一次,收集 5 次,看平均值
pidstat -u 5 5
在这里插入图片描述
可以看到

  • 8 个进程在竞争 4 个 CPU
  • 每隔进程等待 CPU 的时间(%wait)高达 50%
  • 这些超出 CPU 计算能力的进程,导致 CPU 过载

对于平均负载的一个理解和总结

  • 平均负载提供了一个快速查看系统整体性能的手段,反映了整的负载情况
  • 但只看平均负载本身,我们并不能直接发现到底是哪里出现了瓶颈
  • 平均负载过高的分析排查思路
  • 有可能是 CPU 即密集型进程导致的
  • 平均负载过高不代表 CPU 使用率高,也有可能是 I/O 更密集了
  • 当发现平均负载过高时,可以通过 mpstat、pidstat 等工具,辅助分析负载的来源

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转载自blog.csdn.net/Python_BT/article/details/124200487