本文主要对 Linux 实例总体负载情况的查询和分析进行说明。

Linux 实例总体负载的查询及分析

Linux 实例如果总体负载过高，可能会引发死机或卡顿等异常。可以参阅如下步骤进行整体排查。

  1. 检查服务器进程与服务否占用过多内存，或者内存没有正常释放，导致出现内存溢出，系统宕机。

  2. 检查 /var/spool/cron 等系统配置中是否有 cron（计划任务）在对应时间段内执行。

  3. 检查 Web 服务器的参数是否超过了服务器的性能，比如最大连接数过高等。

  4. 检查进程数是否非常高，导致服务瘫痪，机器假死。

  5. 查看系统日志中是否有异常记录。

  6. 检查磁盘是否有坏块。

  7. 内核消耗过大，查看是否有瞬间资源占用过大的进程或服务。

  8. 查看是否有异常进程，是否存在被攻击或入侵症状。

使用 sar 工具查看 Linux 实例各项资源使用情况

sar 是 System Activity Reporter （系统活动情况报告）的缩写。sar 工具对系统状态进行取样后，通过计算数据和比例来表达系统当前的运行状态。其特点是可以连续对系统取样，获得大量的取样数据。其取样数据和分析结果可以存入文件，所需的负载很小。

sar 是 Linux 系统中较为全面的性能分析工具，可以从多个方面对系统的活动进行监控和报告，包括文件读写情况、系统调用使用情况、串口、CPU 效率、内存使用情况、进程活动及 IPC 有关的活动情况等等。

安装 sar 工具

如果您的系统中默认未安装 sar 工具，可参考如下步骤进行安装。

  1. 登录 Linux 实例，执行以下命令，安装 sar 工具。

    yum install sysstat

  2. 执行以下命令，启动服务。

    /etc/init.d/sysstat start

查看 CPU 负载

执行以下命令，查看 CPU 负载。

sar -u 1 5

系统显示类似如下。

Linux 3.10.0-123.9.3.el7.x8664 (iZ23pddtofdZ)     07/04/2016     _x86_64    (1 CPU)
10:16:35 AM     CPU     %user     %nice   %system   %iowait    %steal     %idle
10:16:36 AM     all     14.14      0.00      1.01      0.00      0.00     84.85
10:16:37 AM     all     14.14      0.00      0.00      1.01      0.00     84.85
10:16:38 AM     all      0.00      0.00      1.01      0.00      0.00     98.99
10:16:39 AM     all      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00    100.00
10:16:40 AM     all      1.00      0.00      0.00      0.00      0.00     99.00
Average:        all      5.86      0.00      0.40      0.20      0.00     93.54
说明

  • %user：用户模式下消耗的 CPU 时间比例。

  • %nice：通过 nice 改变了进程调度优先级的进程，在用户模式下消耗的 CPU 时间比例。

  • %system：系统模式下消耗的 CPU 时间比例。

  • %iowait：CPU 等待磁盘 I/O 导致空闲状态消耗的时间比例。

  • %steal：利用 Xen 等操作系统虚拟化技术，等待其它虚拟 CPU 计算占用的时间比例。

  • %idle：CPU 空闲时间比例。

查看平均负载

执行以下命令，查看平均负载。

sar -q 1 60

系统显示类似如下。

sar -q 1 6Linux 3.10.0-123.9.3.el7.x8664 (iZ23pddtofdZ)     07/04/2016     _x86_64    (1 CPU)
10:23:13 AM   runq-sz  plist-sz   ldavg-1   ldavg-5  ldavg-15   blocked
10:23:14 AM         0       142      0.00      0.01      0.05         0
10:23:15 AM         0       142      0.00      0.01      0.05         0
10:23:16 AM         0       142      0.00      0.01      0.05         0
10:23:17 AM         0       142      0.00      0.01      0.05         0
10:23:18 AM         0       142      0.00      0.01      0.05         0
10:23:19 AM         0       142      0.00      0.01      0.05         0
Average:            0       142      0.00      0.01      0.05         0
说明

  • 指定 -q 参数后，可以查看运行队列中的进程数、系统上的进程大小、平均负载等信息。与其它命令相比，随时间变化查看各项指标的情况。

    • runq-sz：运行队列的长度，即等待运行的进程数。

    • plist-sz：进程列表中进程（processes）和线程（threads）的数量。

    • ldavg-1：最后 1 分钟的系统平均负载。

    • ldavg-5：过去 5 分钟的系统平均负载。

    • ldavg-15：过去 15 分钟的系统平均负载。

查看内存负载

执行以下命令，查看内存负载。

sar -r 1 3

系统显示类似如下。

sar -r 1 3
Linux 3.10.0-123.9.3.el7.x8664 (iZ23pddtofdZ)     07/04/2016     _x86_64    (1 CPU)
10:27:34 AM kbmemfree kbmemused  %memused kbbuffers  kbcached  kbcommit   %commit  kbactive  kbinact  kbdirty
10:27:35 AM    275992    740664     72.85    181552    315340    362052     35.61    471216   115828       60
10:27:36 AM    276024    740632     72.85    181552    315340    362052     35.61    471220   115828       64
10:27:37 AM    276024    740632     72.85    181552    315340    362052     35.61    471220   115828       64
Average:       276013    740643     72.85    181552    315340    362052     35.61    471219   115828       63
说明

  • kbmemfree：该值和 free 命令中的 free 值基本一致，它不包括 buffer 和 cache 空间。

  • kbmemused：该值和 free 命令中的 used 值基本一致，它包括 buffer 和 cache 空间。

  • %memused：物理内存使用率，该值是 kbmemused 和内存总量（不包括 Swap 内存）的百分比。

  • kbbuffers 和 kbcached：这两个值和 free 命令中的 buffer 和 cache 一致。

  • kbcommit：保证当前系统所需要的内存，即为了确保不溢出而需要的内存，即 RAM 加上 Swap 的内存。

  • %commit：该值是 kbcommit 与内存总量（包括 Swap 内存）的百分比。

查看页面交换发生的状况

执行命令，查看内存负载。

sar -W 1 3

系统显示类似如下。

Linux 3.10.0-123.9.3.el7.x8664 (iZ23pddtofdZ) 07/04/2016 _x86_64 (1 CPU)
10:28:59 AM pswpin/s pswpout/s
10:29:00 AM 0.00 0.00
10:29:01 AM 0.00 0.00
10:29:02 AM 0.00 0.00
Average: 0.00 0.00
说明

  • pswpin/s：每秒从交换分区到系统的交换页面（Swap page）数量。

  • pswpout/s：每秒从系统交换到 Swap 的交换页面（Swap page）的数量。

sar 命令的参数说明如下，注意区分大小写。

  • -A：汇总所有的报告

  • -a：报告文件读写使用情况

  • -B：报告附加的缓存的使用情况

  • -b：报告缓存的使用情况

  • -c：报告系统调用的使用情况

  • -d：报告磁盘的使用情况

  • -g：报告串口的使用情况

  • -h：报告关于 buffer 使用的统计数据

  • -m：报告 IPC 消息队列和信号量的使用情况

  • -n：报告命名 cache 的使用情况

  • -p：报告调页活动的使用情况

  • -q：报告运行队列和交换队列的平均长度

  • -R：报告进程的活动情况

  • -r：报告没有使用的内存页面和硬盘块

  • -u：报告 CPU 的利用率

  • -v：报告进程、i 节点、文件和锁表状态

  • -w：报告系统交换活动状况

  • -y：报告 TTY 设备活动状况

使用 htop 查看系统负载情况

htop 是 Linux 系统中的一个互动进程查看器，可以让用户进行交互式操作，可横向或纵向滚动浏览进程列表，支持鼠标操作。用户可以安装 htop，监控服务器的负载。

  1. Linux 系统默认不存在 htop 工具，可以通过 yum install htop 命令进行安装。

  2. 安装成功后，可以在命令行执行 htop 命令启动 htop 监控工具。

  3. htop 启动后的界面如下图所示。返回结果左侧显示 CPU、内存、Swap 交换区的使用情况，右侧显示任务、负载、开机时间，下面的主体部分就是进程实时状况，底端是 F1 到 F10 的功能键。

    faq trouble linux instance system1

    • F1 到 F10 功能键的说明如下。

      功能键 对应功能 说明

      F1

      Invoke htop Help

      查看 htop 帮助说明

      F2

      Htop Setup Menu

      htop 配置菜单

      F3

      Search for a Process

      搜索进程

      F4

      Incremental process filtering

      进程过滤器

      F5

      Tree View

      显示树形结构

      F6

      Sort by a column

      选择排序方式

      F7

      Nice - (change priority)

      可减少 nice 值，用于提高对应进程的优先级

      F8

      Nice + (change priority)

      可增加 nice 值，用于降低对应进程的优先级

      F9

      Kill a Process

      结束指定进程

      F10

      Quit htop

      结束 htop

    • 在 htop 界面，用户可以通过鼠标单击相关进程、列、功能键，也可以通过上下键或 PgUP、PgDn 键选定想要的进程，左右键或 Home、End 键移动字段，常用的快捷键如下所示。

      • Space：标记或取消标记一个或多个进程。

      • s：选择某一进程，按 s 键后，用 strace 追踪进程的系统调用。

      • l：显示进程打开的文件。如果安装了 lsof，按此键可以显示进程所打开的文件。

      • M：按 Memory 使用率排序。

      • P：按 CPU 使用率排序。

      • T：按 Time+ 使用率排序。

      • F：跟踪进程，如果排序顺序引起选定的进程在列表上随意移动，让选定条跟随该进程。这对监视一个进程非常有用。这种方式，用户可以让特定进程在屏幕上一直可见。使用方向键会停止该功能。

      • K：显示或隐藏内核线程。

      • H：显示或隐藏用户线程。

      • Ctrl 和 L：刷新界面

    • 鼠标单击 Help 或者按 F1 ，可以显示自带帮助信息。

      faq trouble linux instance system2

    • 鼠标单击 Setup 或者按 F2，可以进入 htop 配置页面。例如最后一项的设定是调整 Columns（数据列）的显示，用于自定义 htop 进程列表中可以看到哪些字段的数据及信息。

      faq trouble linux instance system3

    • 鼠标单击 Search 或者按 F3 或者输入 /， 然后可以通过输入进程名进行搜索，例如搜索 ssh 进程。

      faq trouble linux instance system4

    • 输入 t 或按 F5，显示树形结构，与 pstree 显示效果类似，可以看到所有程序树状执行的结构。

      faq trouble linux instance system5

    • 按 F6 可以选择依照哪一列来排序，最常用的排序内容就是 CPU 和 Memory。

      faq trouble linux instance system6