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Linux实例系统总体负载查询及分析

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更新时间 2023-09-06

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。

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。
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。
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。
检查进程数是否非常高，导致服务瘫痪，机器假死。
查看系统日志中是否有异常记录。
检查磁盘是否有坏块。
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。
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。

登录Linux实例，执行yum install sysstat命令，安装sar工具。
执行/etc/init.d/sysstat start命令，启动服务。

查看CPU负载

执行sar -u 1 5命令，查看CPU负载。

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sar -q 1 60命令，查看平均负载。

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sar -r 1 3命令，查看内存负载。

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sar -W 1 3命令，查看内存负载。

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。

Linux系统默认不存在htop工具，可以通过yum install htop命令进行安装。
安装成功后，可以在命令行执行htop命令启动htop监控工具。

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。

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。
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。
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。
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。
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。