影響Linux系統效能的因素一般有哪些?

@zhaoxiaoyong081 平安科技 資深工程師:

Linux系統的效能受多個因素的影響。 以下是一些常見的影響Linux系統效能的因素:

CPU負載:CPU的使用率和負載水準對系統效能有直接影響。 高CPU負載可能導致進程響應變慢、延遲增加和系統變得不穩定。

記憶體使用:記憶體是系統運作的關鍵資源。 當系統記憶體不足時,可能會導致進程被終止、交換分區使用過多以及系統效能下降。

磁碟I/O:磁碟I/O效能是影響系統回應時間和吞吐量的重要因素。 高磁碟I/O負載可能導致延遲增加、回應變慢和系統效能下降。

網路負載:網路流量的增加和網路延遲會對系統效能產生影響。 高網路負載可能導致網路延遲增加、回應變慢和系統資源競爭。

進程調度:Linux系統使用進程調度器來管理和分配CPU資源。 調度演算法的選擇和配置會影響進程的優先權和執行順序,進而影響系統的回應能力和負載平衡。

檔案系統效能:檔案系統的選擇和配置對磁碟I/O效能有影響。 不同的檔案系統可能在效能方面有所差異,適當的檔案系統選項和調整可以改善系統效能。

核心參數:Linux核心有許多可調整的參數,可以影響系統的效能和行為。 例如,TCP/IP參數、記憶體管理參數、檔案系統快取等。 適當的核心參數調整可以改善系統的效能和資源利用率。

資源限制與配額:在多重使用者環境中,資源限制和配額的設定可以控制每個使用者或流程可使用的資源量。 適當的資源管理可以避免某些流程耗盡系統資源而導致效能問題。

這些因素之間相互關聯,對系統性能產生綜合影響。 為了優化Linux系統效能,需要綜合考量並適當調整這些因素,以滿足特定的需求和使用。
工作上有沒有快速排除故障的辦法?
@zhaoxiaoyong081 平安科技 資深工程師:

1.CPU 效能分析

利用 top、vmstat、pidstat、strace 以及 perf 等幾個最常見的工具,取得 CPU 效能指標後,再結合進程與 CPU 的工作原理,就可以快速定位出 CPU 效能瓶頸的來源。

比方說,當你收到系統的用戶CPU 使用率過高告警時,從監控系統中直接查詢到,導致CPU 使用率過高的進程;然後再登入到進程所在的Linux 伺服器中,分析該進程的 行為。 你可以使用 strace,查看進程的系統呼叫匯總;也可以使用 perf 等工具,找出進程的熱點函數;甚至還可以使用動態追蹤的方法,來觀察進程的當前執行過程,直到確定瓶頸的根源。

2.記憶體效能分析

可以透過 free 和 vmstat 輸出的效能指標,確認記憶體瓶頸;然後,再根據記憶體問題的類型,進一步分析記憶體的使用、分配、洩漏以及快取等,最後找出問題的來源。

比如說,當你收到記憶體不足的告警時,首先可以從監控系統中。 找出佔用記憶體最多的幾個進程。 然後,再根據這些進程的記憶體佔用歷史,觀察是否有記憶體洩漏問題。 確定出最可疑的進程後,再登入進程所在的 Linux 伺服器中,分析該進程的記憶體空間或記憶體分配,最後弄清楚進程為何會佔用大量記憶體。

3.磁碟與檔案系統 I/O 效能分析

當你使用iostat ,發現磁碟I/O 存在效能瓶頸(例如I/O 使用率過高、回應時間過長或等待佇列長度突然增大等)後,可以再透過pidstat、 vmstat 等,確認I/O 的來源。 接著,再根據來源的不同,進一步分析檔案系統和磁碟的使用率、快取以及進程的 I/O 等,從而揪出 I/O 問題的真兇。

比方說,當你發現某塊磁碟的 I/O 使用率為 100% 時,首先可以從監控系統中,找出 I/O 最多的進程。 然後,再登入到進程所在的 Linux 伺服器中,借助 strace、lsof、perf 等工具,分析該進程的 I/O 行為。 最後,再結合應用程式的原理,找出大量 I/O 的原因。

4.網路效能分析

而要分析網路的效能,要從這幾個協定層入手,透過使用率、飽和度以及錯誤數這幾類效能指標,觀察是否有效能問題。 比如 :

在鏈路層,可以從網路介面的吞吐量、丟包、錯誤以及軟中斷和網路功能卸載等角度分析;

在網路層,可以從路由、分片、疊加網路等角度進行分析;

在傳輸層,可以從 TCP、UDP 的協定原理出發,從連線數、吞吐量、延遲、重傳等角度進行分析;

例如,當你收到網路不通的告警時,就可以從監控系統中,找出各個協定層的丟包指標,確認丟包所在的協定層。 然後,從監控系統的數據中,確認網路頻寬、緩衝區、連接追蹤數等軟硬件,是否存在效能瓶頸。 最後,再登入發生問題的 Linux 伺服器中,借助 netstat、tcpdump、bcc 等工具,分析網路的收發數據,並且結合內核中的網路選項以及 TCP 等網路協定的原理,找出問題的來源。
Linux環境下,怎麼排查os中系統負載過高的原因瓶頸?
@zhaoxiaoyong081 平安科技 資深工程師:

在Linux環境下檢查系統負載過高的原因和瓶頸,可以採取以下步驟:

使用top或htop指令觀察系統整體負載狀況。 查看load average的值,分別表示系統在1分鐘、5分鐘和15分鐘內的平均負載。 如果負載值超過CPU核心數量的70-80%,表示系統負載過高。

使用top或htop指令查看CPU佔用率。 觀察哪些進程佔用了大量的CPU資源。 如果有某個行程持續高CPU佔用,可能是造成負載過高的原因之一。

使用free指令查看系統記憶體使用量。 觀察記憶體的使用量和剩餘量。 如果記憶體使用量接近或超過實體記憶體容量,可能導致系統開始使用交換空間(swap),進而影響系統效能。

使用iotop指令查看磁碟I/O使用情況。 觀察磁碟讀寫速率和占用率。 如果磁碟I/O負載過高,可能導致系統回應變慢。

使用netstat指令或類似工具查看網路連線情況。 觀察是否有大量的網路連線或網路流量。 如果網路連線過多或網路流量過大,可能影響系統的效能。

檢查日誌檔。 查看系統日誌檔案(如/var/log/messages、/var/log/syslog)以及應用程式日誌,尋找任何異常或錯誤訊息,可能有助於確定導致負載過高的問題。

使用perf或strace等工具進行進程層級的效能分析。 這些工具可以幫助你追蹤進程的系統呼叫、函數呼叫和效能瓶頸,進一步確定導致負載過高的具體原因。

檢查系統的配置和參數設定。 審查相關的設定檔(如/etc/sysctl.conf、/etc/security/limits.conf)和參數設置,確保系統的設定與實際需求相匹配,並進行適當的調整。

綜合上述步驟,可以幫助你定位系統負載過高的原因和瓶頸,並進一步採取相應的措施來優化系統效能。

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