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Linux問題分析與性能優化

啟揚ARM嵌入式開發 ? 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
    • 內存分析思路
    • IO分析思路
    • 網絡分析思路
    • 基準測試工具
    • 參考

排查順序

整體情況:
  1. top/htop/atop命令查看進程/線程、CPU、內存使用情況,CPU使用情況;
  2. dstat 2查看CPU、磁盤IO、網絡IO、換頁、中斷、切換,系統I/O狀態;
  3. vmstat 2查看內存使用情況,內存狀態;
  4. iostat -d -x 2查看所有磁盤的IO情況,系統I/O狀態;
  5. iotop查看IO靠前的進程,系統的I/O狀態;
  6. perf top查看占用CPU最多的函數,CPU使用情況;
  7. perf record -ag -- sleep 15;perf report查看CPU事件占比,調用棧,CPU使用情況;
  8. sar -n DEV 2查看網卡的吞吐,網卡狀態;
  9. /usr/share/bcc/tools/filetop -C查看每個文件的讀寫情況,系統的I/O狀態;
  10. /usr/share/bcc/tools/opensnoop顯示正在被打開的文件,系統的I/O狀態;
  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統計前20內存占用;
  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統計內核前20slab的占用;
進程分析,進程占用的資源:
  1. pidstat 2 -p 進程號查看可疑進程CPU使用率變化情況;
  2. pidstat -w -p 進程號 2查看可疑進程的上下文切換情況;
  3. pidstat -d -p 進程號 2查看可疑進程的IO情況;
  4. lsof -p 進程號查看進程打開的文件;
  5. strace -f -T -tt -p 進程號顯示進程發起的系統調用;
協議棧分析,連接/協議棧狀態:
  1. ethtool -S查看網卡硬件情況;
  2. cat/proc/net/softnet_stat/ifconfig eth1 查看網卡驅動情況;
  3. netstat -nat|awk '{print awk $NF}'|sort|uniq -c|sort -n查看連接狀態分布;
  4. ss -ntp或者netstat -ntp查看連接隊列;
  5. netstat -s 查看協議棧情況;

方法論

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

性能分析工具

2441c4e4-0e31-11ec-9a64-000c2944909e.pngLinux 內核的各個子系統出發,匯總了對各個子系統進行性能分析時,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,它其實還不夠具體。比如,當你需要查看某個性能指標時,這張圖里對應的子系統部分,可能有多個性能工具可供選擇。但實際上,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。24506a9e-0e31-11ec-b8f3-000c2944909e.png245a7d3a-0e31-11ec-b65f-000c2944909e.png24660e9a-0e31-11ec-97ce-000c2944909e.png???

內存分析思路

接著我們來看內存方面。從內存的角度來說,主要的性能指標,就是系統內存的分配和使用、進程內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存性能指標。24bf7b40-0e31-11ec-b182-000c2944909e.png2502e2c6-0e31-11ec-a3d0-000c2944909e.png???

IO分析思路

從文件系統和磁盤 I/O 的角度來說,主要性能指標,就是文件系統的使用、緩存和緩沖區的使用,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。2556d636-0e31-11ec-aa01-000c2944909e.png??257ac046-0e31-11ec-a61f-000c2944909e.png?25afed1c-0e31-11ec-8706-000c2944909e.png????

網絡分析思路

從網絡的角度來說,主要性能指標就是吞吐量、響應時間、連接數、丟包數等。根據 TCP/IP 網絡協議棧的原理,我們可以把這些性能指標,進一步細化為每層協議的具體指標。這里我同樣用一張圖,分別從鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層,列出了各層的主要指標。25ff5ea6-0e31-11ec-aec2-000c2944909e.png260b295e-0e31-11ec-add0-000c2944909e.png?263baf24-0e31-11ec-a6f8-000c2944909e.png????

基準測試工具

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

參考

  • 相當一部分內容來自極客時間出品的倪鵬飛專欄《Linux性能優化》, 這是之前這個專欄的學習筆記。
  • 另一份資料是IBM紅寶書Linux性能調優指南。
  • 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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原文標題:Linux問題分析與性能優化

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