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Linux实例负载高问题排查和异常处理

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本文档介绍Linux云服务器负载高导致ECS实例运行变慢、自动关机或重启、无法登录等异常问题的排查方法和解决方案。

问题描述

在您使用ECS实例过程中,可能会遇到实例系统负载较高的情况,负载过高,可能会引发一系列异常问题,简单说明如下:

  • CPU使用率或负载过高:一般来说,当CPU使用率≥80%时,定义为CPU使用率过高。CPU使用率持续过高,可能会导致实例运行速度变慢,自动关机或重启、无法登录等问题。

  • 带宽使用率过高:一般来说,带宽使用率≥当前带宽80%时,定义为带宽使用率过高。带宽使用率持续过高,将影响实例的网络连通性或网络吞吐,例如实例无法远程连接、网速过慢等。

  • 内存使用率过高:一般来说,当内存使用率≥80%时,定义为内存使用率过高。内存使用率过高,可能会出现系统卡顿、内部服务响应速度变慢等问题。

  • I/O使用率过高:一般来说,当前I/O读写≥该云盘I/O的80%时,定义为I/O使用率过高。I/O使用率过高,可能会出现文件读写变慢、应用性能下降或报错等问题。

问题排查

您可以使用SAR工具或htop工具定位该实例的负载过高及各资源的使用情况。

使用sar工具查看实例各资源使用情况

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(Inter-Process Communication,进程间通信)等。

安装sar工具

如果您的ECS实例中默认未安装sar工具,可参考如下步骤进行安装。

  1. 使用VNC连接Linux系统的ECS实例。

    具体操作,请参见使用VNC登录实例

  2. 执行如下命令,安装sar工具。

    yum install sysstat
  3. 执行如下命令,启动sysstat服务。

    systemctl start sysstat
  4. 执行如下命令,查看sysstat服务状态。

    systemctl status sysstat

    当返回系统中出现Active: active (exited)表示sysstat服务已启动。

查看CPU使用率

执行如下命令,查看CPU负载。

sar -u 1 5   #每隔一秒刷新,刷新5次

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

显示结果主要字段说明

  • %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空闲时间百分比。

查看队列长度和CPU平均负载

执行如下命令,查看队列长度和CPU平均负载。

sar -q 1 10    #每隔一秒刷新,刷新10次

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)
10:23:13 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

显示结果主要字段说明

  • 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:最后5分钟的系统平均负载。

  • ldavg-15:最后15分钟的系统平均负载。

查看磁盘使用情况

执行如下命令,查看磁盘读写负载情况。

sar -d 1 3    #每隔一秒刷新,刷新3次

系统显示类似如下。

Linux 5.10.134-13.al8.x86_64 (iZ2zegjvrdtgifd77gadyqZ)  03/09/2023      _x86_64_        (8 CPU)

02:41:04 PM       DEV       tps     rkB/s     wkB/s   areq-sz    aqu-sz     await     svctm     %util
02:41:05 PM  dev253-0      1.00      0.00      4.00      4.00      0.00      0.00      1.00      0.10
02:41:06 PM  dev253-0      1.00      0.00      4.00      4.00      0.00      1.00      1.00      0.10
02:41:07 PM  dev253-0      1.00      0.00      4.00      4.00      0.00      0.00      2.00      0.20
02:41:08 PM  dev253-0      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00
02:41:09 PM  dev253-0      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00
Average:     dev253-0      0.60      0.00      2.40      4.00      0.00      0.33      1.33      0.08

显示结果主要字段说明

  • tps:每秒I/O的传输总数。

  • rd_sec/s:每秒读取的扇区的次数。

  • wr_sec/s:每秒写入的扇区的次数。

  • avgrq-sz:平均每次磁盘I/O操作的扇区大小。

  • avgqu-sz:磁盘请求队列的平均长度。

  • await:从请求磁盘操作到系统完成处理,每次请求的平均消耗时间,包括请求队列等待时间。

  • svctm:系统处理每次请求的平均时间。

  • %util:I/O请求占用的CPU百分比,值越高,说明I/O越慢。

查看内存负载

执行如下命令,查看内存负载。

sar -r 1 3    #每隔一秒刷新,刷新3次

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)

10:27:34 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

显示结果主要字段说明

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

  • kbmemused:该值和free命令中的used值基本一致,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I/O负载

执行如下命令,查看I/O负载。

sar -b 1 10 #每隔一秒刷新,刷新10次

系统显示类似如下。

Linux 5.10.134-13.al8.x86_64 (iZ2zegjvrdtgifd77gadyqZ) 03/09/2023 _x86_64_ (8 CPU)

02:34:00 PM tps rtps wtps bread/s bwrtn/s
02:34:01 PM 6.00 0.00 6.00 0.00 80.00
02:34:02 PM 55.00 0.00 55.00 0.00 632.00
02:34:03 PM 1.00 0.00 1.00 0.00 8.00
02:34:04 PM 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
02:34:05 PM 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
02:34:06 PM 2.00 0.00 2.00 0.00 136.00
02:34:07 PM 82.00 0.00 82.00 0.00 888.00
02:34:08 PM 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
02:34:09 PM 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
02:34:10 PM 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Average: 14.60 0.00 14.60 0.00 174.40

显示结果主要字段说明

  • tps:每秒钟向物理设备请求数据次数。

  • rtps:每秒钟向物理设备读请求次数。

  • wtps:每秒钟向物理设备写请求次数。

  • bread/s:每秒钟从物理设备读入的数据量。

  • bwrtn/s:每秒钟向物理设备写入的数据量。

查看swap分区页面交换情况

执行如下命令,查看swap分区页面交换情况。

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

显示结果主要字段说明

  • 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。

常见sar命令参数

sar命令的参数说明如下,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查看系统内各进程负载情况

htop是Linux系统中的一个互动进程查看器,可以很直观地查看CPU、内存、swap的使用情况及平均负载。

  1. 远程连接Linux系统的ECS实例。

    具体操作,请参见连接方式概述

  2. 执行如下命令,安装htop工具。

    yum install htop
  3. 执行如下命令,启动htop监控工具。

    htop
  4. 使用htop工具查看系统负载。

    htop启动后的界面如下图所示,不同区域说明如下:

    • ①:左侧显示CPU、内存、swap交换区的使用情况,右侧显示进程总数、平均负载及系统运行时间。

    • ②:当前系统中所有进程的使用情况,可通过单击CPU%或MEM%对CPU使用率及内存使用率排序,查看使用率较高的进程。

    • ③F1到F10功能键。

    htop

故障处理

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