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Linux問題分析與性能優(yōu)化

啟揚(yáng)ARM嵌入式開發(fā) ? 2021-09-06 19:01 ? 次閱讀
24181880-0e31-11ec-817a-000c2944909e.gif??目錄
    • 排查順序
    • 方法論
    • 性能分析工具
    • CPU分析思路
    • 內(nèi)存分析思路
    • IO分析思路
    • 網(wǎng)絡(luò)分析思路
    • 基準(zhǔn)測試工具
    • 參考

排查順序

整體情況:
  1. top/htop/atop命令查看進(jìn)程/線程、CPU、內(nèi)存使用情況,CPU使用情況;
  2. dstat 2查看CPU、磁盤IO、網(wǎng)絡(luò)IO、換頁、中斷、切換,系統(tǒng)I/O狀態(tài);
  3. vmstat 2查看內(nèi)存使用情況,內(nèi)存狀態(tài);
  4. iostat -d -x 2查看所有磁盤的IO情況,系統(tǒng)I/O狀態(tài);
  5. iotop查看IO靠前的進(jìn)程,系統(tǒng)的I/O狀態(tài);
  6. perf top查看占用CPU最多的函數(shù),CPU使用情況;
  7. perf record -ag -- sleep 15;perf report查看CPU事件占比,調(diào)用棧,CPU使用情況;
  8. sar -n DEV 2查看網(wǎng)卡的吞吐,網(wǎng)卡狀態(tài);
  9. /usr/share/bcc/tools/filetop -C查看每個文件的讀寫情況,系統(tǒng)的I/O狀態(tài);
  10. /usr/share/bcc/tools/opensnoop顯示正在被打開的文件,系統(tǒng)的I/O狀態(tài);
  11. mpstat -P ALL 1 單核CPU是否被打爆;
  12. ps aux --sort=-%cpu按CPU使用率排序,找出CPU消耗最多進(jìn)程;
  13. ps -eo pid,comm,rss | awk '{m=$3/1e6;s["*"]+=m;s[$2]+=m} END{for (n in s) printf"%10.3f GB %s\n",s[n],n}' | sort -nr | head -20統(tǒng)計前20內(nèi)存占用
  14. awk 'NF>3{s["*"]+=s[$1]=$3*$4/1e6} END{for (n in s) printf"%10.1f MB %s\n",s[n],n}' /proc/slabinfo | sort -nr | head -20統(tǒng)計內(nèi)核前20slab的占用;
進(jìn)程分析,進(jìn)程占用的資源:
  1. pidstat 2 -p 進(jìn)程號查看可疑進(jìn)程CPU使用率變化情況;
  2. pidstat -w -p 進(jìn)程號 2查看可疑進(jìn)程的上下文切換情況;
  3. pidstat -d -p 進(jìn)程號 2查看可疑進(jìn)程的IO情況;
  4. lsof -p 進(jìn)程號查看進(jìn)程打開的文件;
  5. strace -f -T -tt -p 進(jìn)程號顯示進(jìn)程發(fā)起的系統(tǒng)調(diào)用;
協(xié)議棧分析,連接/協(xié)議棧狀態(tài):
  1. ethtool -S查看網(wǎng)卡硬件情況;
  2. cat/proc/net/softnet_stat/ifconfig eth1 查看網(wǎng)卡驅(qū)動情況;
  3. netstat -nat|awk '{print awk $NF}'|sort|uniq -c|sort -n查看連接狀態(tài)分布;
  4. ss -ntp或者netstat -ntp查看連接隊列;
  5. netstat -s 查看協(xié)議棧情況;

方法論

RED方法:監(jiān)控服務(wù)的請求數(shù)(Rate)、錯誤數(shù)(Errors)、響應(yīng)時間(Duration)。Weave Cloud在監(jiān)控微服務(wù)性能時提出的思路。USE方法:監(jiān)控系統(tǒng)資源的使用率(Utilization)、飽和度(Saturation)、錯誤數(shù)(Errors)。2433e60c-0e31-11ec-9500-000c2944909e.png????

性能分析工具

2441c4e4-0e31-11ec-9a64-000c2944909e.pngLinux 內(nèi)核的各個子系統(tǒng)出發(fā),匯總了對各個子系統(tǒng)進(jìn)行性能分析時,你可以選擇的工具。不過,雖然這個圖是性能分析最好的參考資料之一,它其實(shí)還不夠具體。比如,當(dāng)你需要查看某個性能指標(biāo)時,這張圖里對應(yīng)的子系統(tǒng)部分,可能有多個性能工具可供選擇。但實(shí)際上,并非所有這些工具都適用,具體要用哪個,還需要你去查找每個工具的手冊,對比分析做出選擇。

CPU分析思路

首先,從 CPU 的角度來說,主要的性能指標(biāo)就是 CPU 的使用率、上下文切換以及 CPU Cache 的命中率等。下面這張圖就列出了常見的 CPU 性能指標(biāo)。24506a9e-0e31-11ec-b8f3-000c2944909e.png245a7d3a-0e31-11ec-b65f-000c2944909e.png24660e9a-0e31-11ec-97ce-000c2944909e.png???

內(nèi)存分析思路

接著我們來看內(nèi)存方面。從內(nèi)存的角度來說,主要的性能指標(biāo),就是系統(tǒng)內(nèi)存的分配和使用、進(jìn)程內(nèi)存的分配和使用以及 SWAP 的用量。下面這張圖列出了常見的內(nèi)存性能指標(biāo)。24bf7b40-0e31-11ec-b182-000c2944909e.png2502e2c6-0e31-11ec-a3d0-000c2944909e.png???

IO分析思路

從文件系統(tǒng)和磁盤 I/O 的角度來說,主要性能指標(biāo),就是文件系統(tǒng)的使用、緩存和緩沖區(qū)的使用,以及磁盤 I/O 的使用率、吞吐量和延遲等。下面這張圖列出了常見的 I/O 性能指標(biāo)。2556d636-0e31-11ec-aa01-000c2944909e.png??257ac046-0e31-11ec-a61f-000c2944909e.png?25afed1c-0e31-11ec-8706-000c2944909e.png????

網(wǎng)絡(luò)分析思路

從網(wǎng)絡(luò)的角度來說,主要性能指標(biāo)就是吞吐量、響應(yīng)時間、連接數(shù)、丟包數(shù)等。根據(jù) TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的原理,我們可以把這些性能指標(biāo),進(jìn)一步細(xì)化為每層協(xié)議的具體指標(biāo)。這里我同樣用一張圖,分別從鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層,列出了各層的主要指標(biāo)。25ff5ea6-0e31-11ec-aec2-000c2944909e.png260b295e-0e31-11ec-add0-000c2944909e.png?263baf24-0e31-11ec-a6f8-000c2944909e.png????

基準(zhǔn)測試工具

除了性能分析外,很多時候,我們還需要對系統(tǒng)性能進(jìn)行基準(zhǔn)測試。比如,
  • 在文件系統(tǒng)和磁盤 I/O 模塊中,我們使用 fio 工具,測試了磁盤 I/O 的性能。
  • 在網(wǎng)絡(luò)模塊中,我們使用 iperf、pktgen 等,測試了網(wǎng)絡(luò)的性能。
  • 而在很多基于 Nginx 的案例中,我們則使用 ab、wrk 等,測試 Nginx 應(yīng)用的性能。
264e4d06-0e31-11ec-8b82-000c2944909e.png

參考

  • 相當(dāng)一部分內(nèi)容來自極客時間出品的倪鵬飛專欄《Linux性能優(yōu)化》, 這是之前這個專欄的學(xué)習(xí)筆記。
  • 另一份資料是IBM紅寶書Linux性能調(diào)優(yōu)指南。
  • 此外,The Linux Documentation Project是一個非常好的資料庫。
  • 將硬件中斷的處理任務(wù)分配個多個CPU:SMP affinity and proper interrupt handling in Linux
  • Hidden Costs of Memory Allocation
  • https://www.lijiaocn.com/soft/linux/

END

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原文標(biāo)題:Linux問題分析與性能優(yōu)化

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