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服務(wù)器性能指標(一)負載分析及問題排查
來源:聯(lián)想資訊    日期:2018-06-13    瀏覽量:        
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標簽:聯(lián)想服務(wù)器,

    平常的工作中,在衡量服務(wù)器的性能時,經(jīng)常會涉及到幾個指標,load、cpu、mem、qps、rt等。每個指標都有其獨特的意義,很多時候在線上出現(xiàn)問題時,往往會伴隨著某些指標的異常。大部分情況下,在問題發(fā)生之前,某些指標就會提前有異常顯示。

  對于這些指標的理解和查看、異常解決等,是程序員們重要的必備技能。本文,主要來介紹一下一個比較重要的指標——機器負載(Load),主要涉及負載的定義、查看負載方式、負載飆高排查思路等。

  

  什么是負載

  負載(load)是linux機器的一個重要指標,直觀了反應(yīng)了機器當前的狀態(tài)。

  來看下負載的定義是怎樣的:

  In UNIX computing, the system load is a measure of the amount of computational work that a computer system performs. The load average represents the average system load over a period of time. It conventionally appears in the form of three numbers which represent the system load during the last one-, five-, and fifteen-minute periods.(wikipedia)

  簡單解釋一下:在UNIX系統(tǒng)中,系統(tǒng)負載是對當前CPU工作量的度量,被定義為特定時間間隔內(nèi)運行隊列中的平均線程數(shù)。load average 表示機器一段時間內(nèi)的平均load。這個值越低越好。負載過高會導致機器無法處理其他請求及操作,甚至導致死機。

  Linux的負載高,主要是由于CPU使用、內(nèi)存使用、IO消耗三部分構(gòu)成。任意一項使用過多,都將導致服務(wù)器負載的急劇攀升。

  查看機器負載

  在Linux機器上,有多個命令都可以查看機器的負載信息。其中包括uptime、top、w等。

  uptime命令

  uptime命令能夠打印系統(tǒng)總共運行了多長時間和系統(tǒng)的平均負載。uptime命令可以顯示的信息顯示依次為:現(xiàn)在時間、系統(tǒng)已經(jīng)運行了多長時間、目前有多少登陸用戶、系統(tǒng)在過去的1分鐘、5分鐘和15分鐘內(nèi)的平均負載。

  ? ~ uptime 13:29 up 23:41, 3 users, load averages: 1.74 1.87 1.97

  這行信息的后半部分,顯示"load average",它的意思是"系統(tǒng)的平均負荷",里面有三個數(shù)字,我們可以從中判斷系統(tǒng)負荷是大還是小。

  1.74 1.87 1.97 這三個數(shù)字的意思分別是1分鐘、5分鐘、15分鐘內(nèi)系統(tǒng)的平均負荷。我們一般表示為load1、load5、load15。

  w命令

  w命令的主要功能其實是顯示目前登入系統(tǒng)的用戶信息。但是與who不同的是,w命令功能更加強大,w命令還可以顯示:當前時間,系統(tǒng)啟動到現(xiàn)在的時間,登錄用戶的數(shù)目,系統(tǒng)在最近1分鐘、5分鐘和15分鐘的平均負載。然后是每個用戶的各項數(shù)據(jù),項目顯示順序如下:登錄帳號、終端名稱、遠 程主機名、登錄時間、空閑時間、JCPU、PCPU、當前正在運行進程的命令行。

  ? ~ w 14:08 up 23:41, 3 users, load averages: 1.74 1.87 1.97 USER TTY FROM LOGIN@ IDLE WHAT hollis console - 六14 23:40 - hollis s000 - 六14 20:24 -zsh hollis s001 - 六15 - w

  從上面的w命令的結(jié)果可以看到,當前系統(tǒng)時間是14:08,系統(tǒng)啟動到現(xiàn)在經(jīng)歷了23小時41分鐘,共有3個用戶登錄。系統(tǒng)在近1分鐘、5分鐘和15分鐘的平均負載分別是1.74 1.87 1.97。這和uptime得到的結(jié)果相同。 下面還打印了一些登錄的用戶的各項數(shù)據(jù),不詳細介紹了。

  top命令

  top命令是Linux下常用的性能分析工具,能夠?qū)崟r顯示系統(tǒng)中各個進程的資源占用狀況,類似于Windows的任務(wù)管理器。

  ? ~ top Processes: 244 total, 3 running, 9 stuck, 232 sleeping, 1484 threads 14:16:01 Load Avg: 1.74, 1.87, 1.97 CPU usage: 8.0% user, 6.79% sys, 85.19% idle SharedLibs: 116M resident, 16M data, 14M linkedit. MemRegions: 66523 total, 2152M resident, 50M private, 930M shared. PhysMem: 7819M used (1692M wired), 370M unused. VM: 682G vsize, 533M framework vsize, 6402060(0) swapins, 7234356(0) swapouts. Networks: packets: 383006/251M in, 334448/60M out. Disks: 1057821/38G read, 350852/40G written. PID COMMAND %CPU TIME #TH #WQ #PORT MEM PURG CMPRS PGRP PPID STATE BOOSTS %CPU_ME %CPU_OTHRS UID FAULTS COW MSGSENT MSGRECV SYSBSD SYSMACH CSW 30845 top 3.0 00:00.49 1/1 0 21 3632K 0B 0B 30845 1394 running *0[1] 0.00000 0.00000 0 3283+ 112 203556+ 101770+ 8212+ 119901+ 823+ 30842 Google Chrom 0.0 00:47.39 17 0 155 130M 0B 0B 1146 1146 sleeping *0[1] 0.00000 0.00000 501 173746 2697 117678 37821 364228 444830 310043

  上面的輸出結(jié)果中,Load Avg: 1.74, 1.87, 1.97顯示的就是負載信息。

  機器正常負載范圍

  對于機器的Load到底多少算正常的問題,一直都是很有爭議的,不同人有著不同的理解。對于單個CPU,有人認為如果Load超過0.7就算是超出正常范圍了。也有人認為只要不超過1都沒問題。也有人認為,單個CPU的負載在2以下都可以接受。

  為什么會有這么多不同的理解呢,是因為不同的機器除了CPU影響之外還有其他因素的影響,運行的程序、機器內(nèi)存、甚至是機房溫度等都有可能有區(qū)別。

  比如,有些機器用于定時執(zhí)行大量的跑批任務(wù),這個時間段內(nèi),Load可能會飆的比較高。而其他時間可能會比較低。那么這段飆高時間我們要不要去排查問題呢?

  我的建議是,最好根據(jù)自己機器的實際情況,建立一個指標的基線(如近一個月的平均值),只要日常的load在基線上下范圍內(nèi)不太大都可以接收,如果差距太多可能就要人為介入檢查了。

  但是,總要有個建議的閾值吧,關(guān)于這個值。阮一峰在自己的博客中有過以下建議:

  當系統(tǒng)負荷持續(xù)大于0.7,你必須開始調(diào)查了,問題出在哪里,防止情況惡化。

  當系統(tǒng)負荷持續(xù)大于1.0,你必須動手尋找解決辦法,把這個值降下來。

  當系統(tǒng)負荷達到5.0,就表明你的系統(tǒng)有很嚴重的問題,長時間沒有響應(yīng),或者接近死機了。你不應(yīng)該讓系統(tǒng)達到這個值。

  以上指標都是基于單CPU的,但是現(xiàn)在很多電腦都是多核的。所以,對一般的系統(tǒng)來說,是根據(jù)cpu數(shù)量去判斷系統(tǒng)是否已經(jīng)過載(Over Load)的。如果我們認為0.7算是單核機器負載的安全線的話,那么四核機器的負載最好保持在3(4*0.7 = 2.8)以下。

  還有一點需要提一下,在Load Avg的指標中,有三個值,1分鐘系統(tǒng)負荷、5分鐘系統(tǒng)負荷,15分鐘系統(tǒng)負荷。我們在排查問題的時候也是可以參考這三個值的。

  一般情況下,1分鐘系統(tǒng)負荷表示最近的暫時現(xiàn)象。15分鐘系統(tǒng)負荷表示是持續(xù)現(xiàn)象,并非暫時問題。如果load15較高,而load1較低,可以認為情況有所好轉(zhuǎn)。反之,情況可能在惡化。

  如何降低負載

  導致負載高的原因可能很復雜,有可能是硬件問題也可能是軟件問題。

  如果是硬件問題,那么說明機器性能確實就不行了,那么解決起來很簡單,直接換機器就可以了。

  前面我們提過,CPU使用、內(nèi)存使用、IO消耗都可能導致負載高。如果是軟件問題,有可能由于Java中的某些線程被長時間占用、大量內(nèi)存持續(xù)占用等導致。建議從以下幾個方面排查代碼問題:

  1、是否有內(nèi)存泄露導致頻繁GC

  2、是否有死鎖發(fā)生

  3、是否有大字段的讀寫

  4、會不會是數(shù)據(jù)庫操作導致的,排查SQL語句問題。

  這里還有個建議,如果發(fā)現(xiàn)線上機器Load飆高,可以考慮先把堆棧內(nèi)存dump下來后,進行重啟,暫時解決問題,然后再考慮回滾和排查問題。

  Java Web應(yīng)用Load飆高排查思路

  1、使用uptime查看當前l(fā)oad,發(fā)現(xiàn)load飆高。

  ? ~ uptime 13:29 up 23:41, 3 users, load averages: 10 10 10

  2、使用top命令,查看占用CPU較高的進程ID。

  ? ~ top PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 1893 admin 20 0 7127m 2.6g 38m S 181.7 32.6 10:20.26 java

  發(fā)現(xiàn)PID為1893的進程占用CPU 181%。而且是一個Java進程,基本斷定是軟件問題。

  3、使用 top命令,查看具體是哪個線程占用率較高

  ? ~ top -Hp 1893 PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 4519 admin 20 0 7127m 2.6g 38m R 18.6 32.6 0:40.11 java

  4、使用printf命令查看這個線程的16進制

  ? ~ printf %x 4519 11a7

  5、使用jstack命令查看當前線程正在執(zhí)行的方法。(Java命令學習系列(二)——Jstack)

  ? ~ jstack 1893 |grep -A 200 11a7 "thread-5" #500 daemon prio=10 os_prio=0 tid=0x00007f632314a800 nid=0x11a2 runnable [0x000000005442a000] java.lang.Thread.State: RUNNABLE at sun.misc.URLClassPath$Loader.findResource(URLClassPath.java:684) at sun.misc.URLClassPath.findResource(URLClassPath.java:188) at java.net.URLClassLoader$2.run(URLClassLoader.java:569) at java.net.URLClassLoader$2.run(URLClassLoader.java:567) at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method) at java.net.URLClassLoader.findResource(URLClassLoader.java:566) at org.hibernate.validator.internal.xml.ValidationXmlParser.getInputStreamForPath(ValidationXmlParser.java:248) at com.hollis.test.util.BeanValidator.validate(BeanValidator.java:30)

  從上面的線程的棧日志中,可以發(fā)現(xiàn),當前占用CPU較高的線程正在執(zhí)行我代碼的com.hollis.test.util.BeanValidator.validate(BeanValidator.java:30) 類。那么就可以去排查這個類是否用法有問題了。

  6、還可以使用jstat(Java命令學習系列(四)——jstat)來查看GC情況,看看是否有頻繁FGC,然后再使用jmap(Java命令學習系列(三)——Jmap)來dump內(nèi)存,查看是否存在內(nèi)存泄露。

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