linux 系統負載高如何檢查

時間 2019-11-12

標籤 linux 系統負載如何檢查欄目 Linux 简体版

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1：load Average

   1.1：什麼是Load？什麼是Load Average?
   Load 就是對計算機幹活多少的度量（WikiPedia：the system Load is a measure of the amount of work that a compute system is doing）
   簡單的說是進程隊列的長度。Load Average 就是一段時間（1分鐘、5分鐘、15分鐘）內平均Load。【參考文章：unix Load Average Part1：How It Works】 ios

   1.2：查看指令：
   w or uptime or procinfo or top


   load average: 0.02,   0.27,    0.17
   1 per/minute 5 per/minute 15 per/minute 算法

1.3：如何判斷系統是否已經Over Load？
對通常的系統來講，根據cpu數量去判斷。若是平均負載始終在1.2一下，而你有2顆cup的機器。那麼基本不會出現cpu不夠用的狀況。也就是Load平均要小於Cpu的數量
1.4：Load與容量規劃（Capacity Planning）
通常是會根據15分鐘那個load 平均值爲首先。網絡

1.5：Load誤解：
1：系統load高必定是性能有問題。
    真相：Load高也許是由於在進行cpu密集型的計算
        2：系統Load高必定是CPU能力問題或數量不夠。
    真相：Load高只是表明須要運行的隊列累計過多了。但隊列中的任務實際多是耗Cpu的，也多是耗i/0及其餘因素的。
3：系統長期Load高，首先增長CPU
    真相：Load只是表象，不是實質。增長CPU個別狀況下會臨時看到Load降低，但治標不治本。性能

2：在Load average 高的狀況下如何鑑別系統瓶頸。
是CPU不足，仍是io不夠快形成或是內存不足？優化

2.1：查看系統負載vmstat
Vmstat
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
0 0 100152 2436 97200 289740 0 1 34 45 99 33 0 0 99 0 spa

procs
r 列表示運行和等待cpu時間片的進程數，若是長期大於1，說明cpu不足，須要增長cpu。
b 列表示在等待資源的進程數，好比正在等待I/O、或者內存交換等。
cpu 表示cpu的使用狀態
us 列顯示了用戶方式下所花費 CPU 時間的百分比。us的值比較高時，說明用戶進程消耗的cpu時間多，可是若是長期大於50%，須要考慮優化用戶的程序。
sy 列顯示了內核進程所花費的cpu時間的百分比。這裏us + sy的參考值爲80%，若是us+sy 大於 80%說明可能存在CPU不足。
wa 列顯示了IO等待所佔用的CPU時間的百分比。這裏wa的參考值爲30%，若是wa超過30%，說明IO等待嚴重，這多是磁盤大量隨機訪問形成的，也可能磁盤或者磁盤訪問控制器的帶寬瓶頸形成的(主要是塊操做)。
id 列顯示了cpu處在空閒狀態的時間百分比
system 顯示採集間隔內發生的中斷數
in 列表示在某一時間間隔中觀測到的每秒設備中斷數。
cs列表示每秒產生的上下文切換次數，如當 cs 比磁盤 I/O 和網絡信息包速率高得多，都應進行進一步調查。
memory
swpd 切換到內存交換區的內存數量(k表示)。若是swpd的值不爲0，或者比較大，好比超過了100m，只要si、so的值長期爲0，系統性能仍是正常
free 當前的空閒頁面列表中內存數量(k表示)
buff 做爲buffer cache的內存數量，通常對塊設備的讀寫才須要緩衝。
cache: 做爲page cache的內存數量，通常做爲文件系統的cache，若是cache較大，說明用到cache的文件較多，若是此時IO中bi比較小，說明文件系統效率比較好。
swap
si 由內存進入內存交換區數量。
so由內存交換區進入內存數量。
IO
bi 從塊設備讀入數據的總量（讀磁盤）（每秒kb）。
bo 塊設備寫入數據的總量（寫磁盤）（每秒kb）
這裏咱們設置的bi+bo參考值爲1000，若是超過1000，並且wa值較大應該考慮均衡磁盤負載，能夠結合iostat輸出來分析。 unix

2.2：查看磁盤負載iostat
每隔2秒統計一次磁盤IO信息，直到按Ctrl+C終止程序，-d 選項表示統計磁盤信息， -k 表示以每秒KB的形式顯示，-t 要求打印出時間信息，2 表示每隔 2 秒輸出一次。第一次輸出的磁盤IO負載情況提供了關於自從系統啓動以來的統計信息。隨後的每一次輸出則是每一個間隔之間的平均IO負載情況。隊列

# iostat -x 1 10
Linux 2.6.18-92.el5xen 02/03/2009
avg-cpu:   %user %nice %system %iowait   %steal %idle
            1.10 0.00 4.82 39.54 0.07 54.46
Device:       rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s avgrq-sz avgqu-sz await   svctm   %util
   sda             0.00     3.50   0.40   2.50     5.60 48.00 18.48     0.00 0.97 0.97 0.28
   sdb             0.00     0.00   0.00   0.00     0.00     0.00     0.00     0.00 0.00 0.00 0.00
   sdc             0.00     0.00   0.00   0.00     0.00     0.00     0.00     0.00 0.00 0.00 0.00
   sdd             0.00     0.00   0.00   0.00     0.00     0.00     0.00     0.00 0.00 0.00 0.00
   sde             0.00     0.10   0.30   0.20     2.40     2.40     9.60     0.00 1.60 1.60 0.08
   sdf              17.40     0.50 102.00   0.20 12095.20     5.60 118.40     0.70 6.81 2.09   21.36
   sdg          232.40     1.90 379.70   0.50 76451.20 19.20 201.13     4.94 13.78 2.45   93.16
   rrqm/s: 每秒進行 merge 的讀操做數目。即 delta(rmerge)/s
   wrqm/s:   每秒進行 merge 的寫操做數目。即 delta(wmerge)/s
   r/s:           每秒完成的讀 I/O 設備次數。即 delta(rio)/s
   w/s:       每秒完成的寫 I/O 設備次數。即 delta(wio)/s
   rsec/s: 每秒讀扇區數。即 delta(rsect)/s
   wsec/s: 每秒寫扇區數。即 delta(wsect)/s
   rkB/s:   每秒讀K字節數。是 rsect/s 的一半，由於每扇區大小爲512字節。(須要計算)
   wkB/s: 每秒寫K字節數。是 wsect/s 的一半。(須要計算)
   avgrq-sz: 平均每次設備I/O操做的數據大小 (扇區)。delta(rsect+wsect)/delta(rio+wio)
   avgqu-sz: 平均I/O隊列長度。即 delta(aveq)/s/1000 (由於aveq的單位爲毫秒)。
   await: 平均每次設備I/O操做的等待時間 (毫秒)。即 delta(ruse+wuse)/delta(rio+wio)
   svctm: 平均每次設備I/O操做的服務時間 (毫秒)。即 delta(use)/delta(rio+wio)
   %util:    一秒中有百分之多少的時間用於 I/O 操做，或者說一秒中有多少時間 I/O 隊列是非空的。即 delta(use)/s/1000 (由於use的單位爲毫秒)

   若是 %util 接近 100%，說明產生的I/O請求太多，I/O系統已經滿負荷，該磁盤
   可能存在瓶頸。
   idle小於70% IO壓力就較大了,通常讀取速度有較多的wait.

   同時能夠結合vmstat 查看查看b參數(等待資源的進程數)和wa參數(IO等待所佔用的CPU時間的百分比,高過30%時IO壓力高)

   另外還能夠參考
   通常:
   svctm < await (由於同時等待的請求的等待時間被重複計算了)，
   svctm的大小通常和磁盤性能有關:CPU/內存的負荷也會對其有影響，請求過多也會間接致使 svctm 的增長。
   await: await的大小通常取決於服務時間(svctm) 以及 I/O 隊列的長度和 I/O 請求的發出模式。
   若是 svctm 比較接近 await，說明I/O 幾乎沒有等待時間；
   若是 await 遠大於 svctm，說明 I/O隊列太長，應用獲得的響應時間變慢，
   若是響應時間超過了用戶能夠允許的範圍，這時能夠考慮更換更快的磁盤，調整內核 elevator算法，優化應用，或者升級 CPU。
   隊列長度(avgqu-sz)也可做爲衡量系統 I/O 負荷的指標，但因爲 avgqu-sz 是按照單位時間的平均值，因此不能反映瞬間的 I/O 洪水。

     別人一個不錯的例子.(I/O 系統 vs. 超市排隊)
   舉一個例子，咱們在超市排隊 checkout 時，怎麼決定該去哪一個交款臺呢? 首當是看排的隊人數，5我的總比20人要快吧?除了數人頭，咱們也經常看看前面人購買的東西多少，若是前面有個採購了一星期食品的大媽，那麼能夠考慮換個隊排了。還有就是收銀員的速度了，若是碰上了連錢都點不清楚的新手，那就有的等了。另外，時機也很重要，可能 5分鐘前還人滿爲患的收款臺，如今已經是人去樓空，這時候交款但是很爽啊，固然，前提是那過去的 5 分鐘裏所作的事情比排隊要有意義(不過我還沒發現什麼事情比排隊還無聊的)。
   I/O 系統也和超市排隊有不少相似之處:
   r/s+w/s 相似於交款人的總數
   平均隊列長度(avgqu-sz)相似於單位時間裏平均排隊人的個數
   平均服務時間(svctm)相似於收銀員的收款速度
   平均等待時間(await)相似於平均每人的等待時間
   平均I/O數據(avgrq-sz)相似於平均每人所買的東西多少
   I/O 操做率 (%util)相似於收款臺前有人排隊的時間比例。
   咱們能夠根據這些數據分析出 I/O 請求的模式，以及 I/O 的速度和響應時間。
   下面是別人寫的這個參數輸出的分析
   # iostat -x 1
   avg-cpu:   %user %nice %sys %idle
   16.24 0.00 4.31 79.44
   Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s   rsec/s   wsec/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await   svctm   %util
   /dev/cciss/c0d0
   0.00   44.90   1.02 27.55 8.16   579.59     4.08 289.80 20.57 22.35 78.21 5.00   14.29
   /dev/cciss/c0d0p1
   0.00   44.90   1.02 27.55 8.16   579.59     4.08 289.80 20.57 22.35 78.21 5.00   14.29
   /dev/cciss/c0d0p2
   0.00 0.00   0.00   0.00 0.00 0.00     0.00     0.00     0.00     0.00 0.00 0.00 0.00
   上面的 iostat 輸出代表秒有 28.57 次設備 I/O 操做: 總IO(io)/s = r/s(讀) +w/s(寫) = 1.02+27.55 = 28.57 (次/秒) 其中寫操做佔了主體 (w:r = 27:1)。
   平均每次設備 I/O 操做只須要 5ms 就能夠完成，但每一個 I/O 請求卻須要等上 78ms，爲何? 由於發出的 I/O 請求太多 (每秒鐘約 29 個)，假設這些請求是同時發出的，那麼平均等待時間能夠這樣計算:
   平均等待時間 = 單個 I/O 服務時間 * ( 1 + 2 + ... + 請求總數-1) / 請求總數
   應用到上面的例子: 平均等待時間 = 5ms * (1+2+...+28)/29 = 70ms，和 iostat 給出的78ms 的平均等待時間很接近。這反過來代表 I/O 是同時發起的。
   每秒發出的 I/O 請求不少 (約 29 個)，平均隊列卻不長 (只有 2 個左右)，這代表這 29 個請求的到來並不均勻，大部分時間 I/O 是空閒的。
   一秒中有 14.29% 的時間 I/O 隊列中是有請求的，也就是說，85.71% 的時間裏 I/O 系統無事可作，全部 29 個 I/O 請求都在142毫秒以內處理掉了。
   delta(ruse+wuse)/delta(io) = await = 78.21 => delta(ruse+wuse)/s=78.21 * delta(io)/s = 78.21*28.57 =2232.8，代表每秒內的I/O請求總共須要等待2232.8ms。因此平均隊列長度應爲 2232.8ms/1000ms = 2.23，而iostat 給出的平均隊列長度 (avgqu-sz) 卻爲 22.35，爲何?! 由於 iostat 中有 bug，avgqu-sz值應爲 2.23，而不是 22.35。進程