linux服务器深度历险之调试工具

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Linux 性能监测工具及调优介绍

LINUX系统下，大多数的性能监测工具保存在/proc目录下。这里我们将Linux AS 和 SUSE LINUX Enterprise Server中，命令行及图形方式下的性能监测工具做概括性介绍。这些工具有些在系统工具盘里，有些可以从网上下载。sar, iostat,和pstat这三个工具在distribution CD里，也可以从网上下载，网址是http://perso.wanadoo.fr/sebastien.godard/。

表--Linux 性能监测工具




这些工具提供了IBM Director Capacity Manager之外的一些功能，能够在某个时间段内对系统性能进行监测。IBM Director适用于多种操作系统平台，从而使得异构环境下数据的收集和分析更容易。下面分三部分逐个介绍每个命令。

1、uptime
uptime命令用于查看服务器运行了多长时间以及有多少个用户登录，快速获知服务器的负荷情况。
uptime的输出包含一项内容是load average，显示了最近1-，5-，15分钟的负荷情况。它的值代表等待CPU处理的进程数，如果CPU没有时间处理这些进程，load average值会升高；反之则会降低。
load average的最佳值是1，说明每个进程都可以马上处理并且没有CPU cycles被丢失。对于单CPU的机器，1或者2是可以接受的值；对于多路CPU的机器，load average值可能在8到10之间。

也可以使用uptime命令来判断网络性能。例如，某个网络应用性能很低，通过运行uptime查看服务器的负荷是否很高，如果不是，那么问题应该是网络方面造成的。

下边是uptime的输出样式


2、dmesg
dmesg命令主要用来显示内核信息。使用dmesg可以有效诊断机器硬件故障或者添加硬件出现的问题。
另外，使用dmesg可以确定您的服务器安装了那些硬件。每次系统重启，系统都会检查所有硬件并将信息记录下来。执行/bin/dmesg命令可以查看该记录。

下边是dmesg的输出样式




3、top
top命令显示处理器的活动状况。缺省情况下，显示占用CPU最多的任务，并且每隔5秒钟做一次刷新。

3.1 Process priority and nice levels

Process priority的数值决定了CPU处理进程的顺序。LIUNX内核会根据需要调整该数值的大小。nice value局限于priority。priority的值不能低于nice value（nice value值越低，优先级越高）。您不可以直接修改Process priority的值，但是可以通过调整nice level值来间接地改变Process priority值，然而这一方法并不是所有时候都可用。如果某个进程运行异常的慢，可以通过降低nice level为该进程分配更多的CPU。
Linux 支持的 nice levels 由19 (优先级低)到-20 (优先级高)，缺省值为0。

执行/bin/ps命令可以查看到当前进程的情况。

4、iostat
iostat由Red Hat Enterprise Linux AS发布。同时iostat也是Sysstat的一部分，可以下载到，网址是http://perso.wanadoo.fr/sebastien.godard/
执行iostat命令可以从系统启动之后的CPU平均时间，类似于uptime。除此之外，iostat还对创建一个服务器磁盘子系统的活动报告。该报告包含两部分：CPU使用情况和磁盘使用情况。

下边是iostat的输出样式

CPU占用情况包括四块内容
%user：显示user level (applications)时，CPU的占用情况。
%nice：显示user level在nice priority时，CPU的占用情况。
%sys:显示system level (kernel)时，CPU的占用情况。
%idle: 显示CPU空闲时间所占比例。

磁盘使用报告分成以下几个部分：
Device: 块设备的名字
tps: 该设备每秒I/O传输的次数。多个I/O请求可以组合为一个，每个I/O请求传输的字节数不同，因此可以将多个I/O请求合并为一个。
Blk_read/s, Blk_wrtn/s: 表示从该设备每秒读写的数据块数量。块的大小可以不同，如1024, 2048 或 4048字节，这取决于partition的大小。

例如，执行下列命令获得设备/dev/sda1 的数据块大小：

dumpe2fs -h /dev/sda1 |grep -F "Block size"

输出结果如下

dumpe2fs 1.34 (25-Jul-2003)
Block size: 1024

Blk_read, Blk_wrtn: 指示自从系统启动之后数据块读/写的合计数。

5、vmstat
vmstat提供了processes, memory, paging, block I/O, traps和CPU的活动状况.

下边是vmstat的输出样式

各输出列的含义：
Process
– r: The number of processes waiting for runtime.
– b: The number of processes in uninterruptable sleep.
Memory
– swpd: The amount of virtual memory used (KB).
– free: The amount of idle memory (KB).
– buff: The amount of memory used as buffers (KB).
Swap
– si: Amount of memory swapped from the disk (KBps).
– so: Amount of memory swapped to the disk (KBps).
IO
– bi: Blocks sent to a block device (blocks/s).
– bo: Blocks received from a block device (blocks/s).
System
– in: The number of interrupts per second, including the clock.
– cs: The number of context switches per second.
CPU (these are percentages of total CPU time)
- us: Time spent running non-kernel code (user time, including nice time).
– sy: Time spent running kernel code (system time).
– id: Time spent idle. Prior to Linux 2.5.41, this included IO-wait time.
– wa: Time spent waiting for IO. Prior to Linux 2.5.41, this appeared as zero.
6 sar

sar是Red Hat Enterprise Linux AS发行的一个工具，同时也是Sysstat工具集的命令之一，可以从以下网址下载：http://perso.wanadoo.fr/sebastien.godard/
sar用于收集、报告或者保存系统活动信息。sar由三个应用组成：sar显示数据、sar1和sar2用于收集和保存数据。
使用sar1和sar2，系统能够配置成自动抓取信息和日志，以备分析使用。配置举例：在/etc/crontab中添加如下几行内容


同样的，你也可以在命令行方式下使用sar运行实时报告。如图所示：
从收集的信息中，可以得到详细的CPU使用情况(%user, %nice, %system, %idle)、内存页面调度、网络I/O、进程活动、块设备活动、以及interrupts/second


7 KDE System Guard
KDE System Guard (KSysguard) 指KDE任务管理和性能监视。监视本地及远程客户端/服务器架构体系的中的主机。

如图14-1



如图所示，使用传感器获取显示的信息。传感器可以返回简单的数值或者复杂的表格信息。
对于每一种类型的信息，提供了一个或者更多显示。并以工作表的形式独立保存。

每个传感器监视一个部件。所有显示的传感器均可以用鼠标拖拽。有三个选择
1可以删除和替换某个传感器
2可以编辑修改行数和列数
3可以建立新的工作表并选择所需的传感器

如图14-2


7.1 Work space
如图14-2所示，有两个tabs：System Load和Process Table

System Load
该工作表中有四个传感器视窗：CPU Load, Load Average (1 Minute), Physical Memory, 和 Swap Memory.
从Physical Memory window可以看到，同一个window中可以显示多个传感器。在图上移动鼠标，根据所出现的描述信息可以知道哪个传感器正被监视。也可以点鼠标右键该图并选择Properties--Sensors，如图14-3所示。


Process Table
图14-4


点击Process Table显示所有执行的进程。缺省情况下，按照System CPU utilization排序，也可以简单地通过鼠标点击相应项改变排序的方式。

定制一个work sheet
指导定制创建一个如图14-7所示的work sheet

1. 选择File-> New ,如图 14-5

2. 输入标题以及行列数；即最多的监视窗口数，这里为四个。如图14-6


注：最短2秒更新间隔

3. 现在只需简单将传感器从左恻拖拽到右恻的窗口中。显示可选项为

– Signal Plotter. 显示一个或者多个传感器，如果有多个，则分层显示。如果显示屏足够大，以网格方式显示。
缺省情况下，为自动排列方式，最大和最小值自动设置。如果要修改最大最小值，首先要关闭自动排列方式。

– Multimeter. 以数字方式显示传感器的值。在属性对话框中，可以改变上限和下限。超过限制时，显示警告色。

– BarGraph. 将传感器的值显示为dancing bars. 同Multimeter一样，在属性对话框中，可以改变上限和下限。超过限制时，显示警告色。

– Sensor Logger ：Sensor Logger不显示任何值，而是将上述信息记录到某个文件中， 并加入日期和时间。对每个传感器，你必须定义一个日志文件、记录日志的时间间隔、以及是否报警。

4.点File -> Save，保存worksheet.


如需获取更多KDE System Guard信息，访问: http://docs.kde.org/en/3.2/kdebase/ksysgaurd
注：work sheet被保存在用户目录中，其他管理员可能无法访问。

8 free
/bin/free命令显示所有空闲的和使用的内存数量，包括swap。同时也包含内核使用的缓存。

9 Traffic-vis
Traffic-vis是一套测定哪些主机在IP网进行通信、通信的目标主机以及传输的数据量。并输出纯文本、HTML或者GIF格式的报告。

注：Traffic-vis仅仅适用于SUSE LINUX ENTERPRISE SERVER。

如下命令用来收集网口eth0的信息：
traffic-collector -i eth0 -s /root/output_traffic-collector
可以使用killall命令来控制该进程。如果要将报告写入磁盘，可使用如下命令：
killall -SIGUSR1 traffic-collector
要停止对信息的收集，执行如下命令：killall -SIGTERM traffic-collector

注意，不要忘记执行最后一条命令，否则会因为内存占用而影响性能。

可以根据packets, bytes, TCP连接数对输出进行排序，根据每项的总数或者收/发的数量进行。
例如根据主机上packets的收/发数量排序，执行命令：
traffic-sort -i output_traffic-collector -o output_traffic-sort -Hp

如要生成HTML格式的报告，显示传输的字节数，packets的记录、全部TCP连接请求和网络中每台服务器的信息，请运行命令：
traffic-tohtml -i output_traffic-sort -o output_traffic-tohtml.html
可以通过浏览器方式查看报告的内容，如图14-8



如要生成GIF格式（600X600）的报告，请运行命令：

traffic-togif -i output_traffic-sort -o output_traffic-togif.gif -x 600 -y 600

图14-9显示了网络中主机之间通信的情况。GIF格式的报告可以方便地发现网络广播，查看哪台主机在TCP网络中使用IPX/SPX协议并隔离网络，需 要记住的是，IPX是基于广播包的协议。如果我们需要查明例如网卡故障或重复IP的问题，需要使用特殊的工具。例如SUSE LINUX Enterprise Server自带的Ethereal。



技巧和提示：使用管道，可以只需执行一条命令来产生报告。如生成HTML的报告，执行命令：
cat output_traffic-collector | traffic-sort -Hp | traffic-tohtml
-o output_traffic-tohtml.html

如要生成GIF文件，执行命令：
cat output_traffic-collector | traffic-sort -Hp | traffic-togif
-o output_traffic-togif.gif -x 600 -y 600

10 pmap
pmap可以报告某个或多个进程的内存使用情况。使用pmap判断主机中哪个进程因占用过多内存导致内存瓶颈。图14-9显示了SUSE LINUX
Enterprise Server下pmap命令执行结果

pmap -x <pid>


图14-10显示了smbd进程所占用的内存

pmap <pid>

11 strace
strace截取和记录系统进程调用，以及进程收到的信号。是一个非常有效的检测、指导和调试工具。系统管理员可以通过该命令容易地解决程序问题。
使用该命令需要指明进程的ID(PID)，例如：
strace -p <pid>

图14-11 shows an example of the output of strace.


12 ulimit
ulimit内置在bash shell中，用来提供对shell和进程可用资源的控制

使用选项-a列出可以设置的所有参数：
ulimit -a



-H和-S选项指明所给资源的软硬限制。如果超过了软限制，系统管理员会收到警告信息。硬限制指在用户收到超过文件句炳限制的错误信息之前，可以达到的最大值。
例如可以设置对文件句炳的硬限制：ulimit -Hn 4096
例如可以设置对文件句炳的软限制：ulimit -Sn 1024
查看软硬值，执行如下命令：
ulimit -Hn
ulimit -Sn
例如限制Oracle用户. 在/etc/security/limits.conf输入以下行:
soft nofile 4096
hard nofile 10240
对于Red Hat Enterprise Linux AS，确定文件/etc/pam.d/system-auth包含如下行
session required /lib/security/$ISA/pam_limits.so

对于SUSE LINUX Enterprise Server，确定文件/etc/pam.d/login 和/etc/pam.d/sshd包含如下行：
session required pam_limits.so
这一行使这些限制生效。

13 mpstat
mpstat是Sysstat工具集的一部分，下载地址是http://perso.wanadoo.fr/sebastien.godard/
mpstat用于报告多路CPU主机的每颗CPU活动情况，以及整个主机的CPU情况。
例如，下边的命令可以隔2秒报告一次处理器的活动情况，执行3次
mpstat 2 3



如下命令每隔1秒显示一次多路CPU主机的处理器活动情况，执行3次
mpstat -P ALL 1 3