Razumijevanje prosječnih opterećenja Linuxa i praćenje performansi Linuxa


U ovom ćemo članku objasniti jedan od kritičnih zadataka administracije Linux sustava – praćenje performansi u odnosu na opterećenje sustava/CPU-a i prosječno opterećenje.

Prije nego što krenemo dalje, shvatimo ove dvije važne fraze u svim sustavima sličnim Unixu:

  • Opterećenje sustava/opterećenje CPU-a – je mjerenje prekomjerne ili premale iskorištenosti CPU-a u Linux sustavu; broj procesa koje CPU izvršava ili su u stanju čekanja.
  • Prosječno opterećenje – prosječno je opterećenje sustava izračunato u određenom vremenskom razdoblju od 1, 5 i 15 minuta.

U Linuxu se tehnički vjeruje da je prosjek učitavanja tekući prosjek procesa u (jezgri) redu čekanja za izvršavanje označenih kao pokrenuti ili neprekinuti.

Imajte na umu sljedeće:

  • Svi, ako ne i većina sustava koje pokreće Linux ili drugi sustavi slični Unixu vjerojatno će negdje pokazati prosječne vrijednosti opterećenja za korisnika.
  • Potpuno neaktivan Linux sustav može imati prosječno opterećenje od nule, isključujući proces mirovanja.
  • Gotovo svi sustavi slični Unixu broje samo procese u stanju pokretanja ili čekanja. Ali to nije slučaj s Linuxom, on uključuje procese u neprekinutim stanjima mirovanja; oni koji čekaju druge sistemske resurse kao što je disk I/O itd.

Kako pratiti prosječno opterećenje sustava Linux

Postoje brojni načini praćenja prosjeka opterećenja sustava uključujući vrijeme rada koje pokazuje koliko dugo sustav radi, broj korisnika zajedno s prosjekom opterećenja:

uptime

07:13:53 up 8 days, 19 min,  1 user,  load average: 1.98, 2.15, 2.21

Brojevi se čitaju s lijeva na desno, a gornji rezultat znači da:

  • prosjek opterećenja u posljednjoj 1 minuti je 1,98
  • prosjek opterećenja u posljednjih 5 minuta je 2,15
  • prosjek opterećenja u posljednjih 15 minuta je 2,21

Visoki prosjeci opterećenja impliciraju da je sustav preopterećen; mnogi procesi čekaju CPU vrijeme.

To ćemo otkriti u sljedećem odjeljku u odnosu na broj CPU jezgri. Osim toga, možemo koristiti i druge dobro poznate alate kao što su top i glances koji prikazuju stanje pokrenutog Linux sustava u stvarnom vremenu, plus mnoge druge alate:

Vrhovna komanda

top
top - 12:51:42 up  2:11,  1 user,  load average: 1.22, 1.12, 1.26
Tasks: 243 total,   1 running, 242 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s): 17.4 us,  2.9 sy,  0.3 ni, 74.8 id,  4.6 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem :  8069036 total,   388060 free,  4381184 used,  3299792 buff/cache
KiB Swap:  3906556 total,  3901876 free,     4680 used.  2807464 avail Mem 

  PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU %MEM     TIME+ COMMAND                                                                                                                                        
 6265 tecmint   20   0 1244348 170680  83616 S  13.3  2.1   6:47.72 Headset                                                                                                                                        
 2301 tecmint    9 -11  640332  13344   9932 S   6.7  0.2   2:18.96 pulseaudio                                                                                                                                     
 2459 tecmint   20   0 1707692 315628  62992 S   6.7  3.9   6:55.45 cinnamon                                                                                                                                       
 2957 tecmint   20   0 2644644 1.035g 137968 S   6.7 13.5  50:11.13 firefox                                                                                                                                        
 3208 tecmint   20   0  507060  52136  33152 S   6.7  0.6   0:04.34 gnome-terminal-                                                                                                                                
 3272 tecmint   20   0 1521380 391324 178348 S   6.7  4.8   6:21.01 chrome                                                                                                                                         
 6220 tecmint   20   0 1595392 106964  76836 S   6.7  1.3   3:31.94 Headset                                                                                                                                        
    1 root      20   0  120056   6204   3964 S   0.0  0.1   0:01.83 systemd                                                                                                                                        
    2 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 kthreadd                                                                                                                                       
    3 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.10 ksoftirqd/0                                                                                                                                    
    5 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 kworker/0:0H   
....

Alat za poglede

glances
TecMint (LinuxMint 18 64bit / Linux 4.4.0-21-generic)                                                                                                                                               Uptime: 2:16:06

CPU      16.4%  nice:     0.1%                                        LOAD    4-core                                        MEM     60.5%  active:    4.90G                                        SWAP      0.1%
user:    10.2%  irq:      0.0%                                        1 min:    1.20                                        total:  7.70G  inactive:  2.07G                                        total:   3.73G
system:   3.4%  iowait:   2.7%                                        5 min:    1.16                                        used:   4.66G  buffers:    242M                                        used:    4.57M
idle:    83.6%  steal:    0.0%                                        15 min:   1.24                                        free:   3.04G  cached:    2.58G                                        free:    3.72G

NETWORK     Rx/s   Tx/s   TASKS 253 (883 thr), 1 run, 252 slp, 0 oth sorted automatically by cpu_percent, flat view
enp1s0     525Kb   31Kb
lo           2Kb    2Kb     CPU%  MEM%  VIRT   RES   PID USER        NI S    TIME+ IOR/s IOW/s Command 
wlp2s0        0b     0b     14.6  13.3 2.53G 1.03G  2957 tecmint      0 S 51:49.10     0   40K /usr/lib/firefox/firefox 
                             7.4   2.2 1.16G  176M  6265 tecmint      0 S  7:08.18     0     0 /usr/lib/Headset/Headset --type=renderer --no-sandbox --primordial-pipe-token=879B36514C6BEDB183D3E4142774D1DF --lan
DISK I/O     R/s    W/s      4.9   3.9 1.63G  310M  2459 tecmint      0 R  7:12.18     0     0 cinnamon --replace
ram0           0      0      4.2   0.2  625M 13.0M  2301 tecmint    -11 S  2:29.72     0     0 /usr/bin/pulseaudio --start --log-target=syslog
ram1           0      0      4.2   1.3 1.52G  105M  6220 tecmint      0 S  3:42.64     0     0 /usr/lib/Headset/Headset 
ram10          0      0      2.9   0.8  409M 66.7M  6240 tecmint      0 S  2:40.44     0     0 /usr/lib/Headset/Headset --type=gpu-process --no-sandbox --supports-dual-gpus=false --gpu-driver-bug-workarounds=7,2
ram11          0      0      2.9   1.8  531M  142M  1690 root         0 S  6:03.79     0     0 /usr/lib/xorg/Xorg :0 -audit 0 -auth /var/lib/mdm/:0.Xauth -nolisten tcp vt8
ram12          0      0      2.6   0.3 79.3M 23.8M  9651 tecmint      0 R  0:00.71     0     0 /usr/bin/python3 /usr/bin/glances
ram13          0      0      1.6   4.8 1.45G  382M  3272 tecmint      0 S  6:25.30     0    4K /opt/google/chrome/chrome 
...

Prosjeci učitavanja prikazani ovim alatima očitavaju se u /proc/loadavg datoteci, koju možete pogledati pomoću naredbe cat kao što je prikazano u nastavku:

cat /proc/loadavg

2.48 1.69 1.42 5/889 10570

Za praćenje prosjeka opterećenja u formatu grafikona, pogledajte: ttyload – Prikazuje dijagram bojama označen prosjek opterećenja Linuxa u terminalu

Na stolnim računalima postoje alati za grafičko korisničko sučelje koje možemo koristiti za pregled prosječnih opterećenja sustava.

Razumijevanje prosječnog opterećenja sustava u odnosu na broj CPU-a

Ne možemo nikako objasniti opterećenje sustava ili performanse sustava bez osvjetljavanja utjecaja broja CPU jezgri na performanse.

Multi-procesor vs Multi-core

  • Višeprocesor – gdje su dva ili više fizičkih procesora integrirana u jedan računalni sustav.
  • Višejezgreni procesor – jedan je fizički CPU koji ima najmanje dvije ili više odvojenih jezgri (ili onoga što također možemo nazvati procesorskim jedinicama) koje rade paralelno. Što znači da dvojezgreni ima 2 dvije procesorske jedinice, četverojezgreni ima 4 procesorske jedinice i tako dalje.

Nadalje, postoji i procesorska tehnologija koju je prvi predstavio Intel za poboljšanje paralelnog računalstva, a naziva se hiper threading.

Pod hiper threadingom, jedna fizička CPU jezgra se pojavljuje kao dvije logičke CPU jezgre za operativni sustav (ali u stvarnosti, postoji jedna fizička hardverska komponenta).

Imajte na umu da jedna jezgra CPU-a može izvršiti samo jedan zadatak u isto vrijeme, stoga su oživljene tehnologije kao što su više CPU-a/procesora, višejezgreni CPU-i i hiper-nitnost.

S više od jednog CPU-a, nekoliko programa se može izvoditi istovremeno. Današnji Intelovi procesori koriste kombinaciju višestrukih jezgri i tehnologije hiper-nitnosti.

Da bismo pronašli broj procesorskih jedinica dostupnih u sustavu, možemo koristiti nproc ili lscpu naredbe kako slijedi:

nproc
4

OR
lscpu

Drugi način za pronalaženje broja procesorskih jedinica pomoću naredbe grep kao što je prikazano.

grep 'model name' /proc/cpuinfo | wc -l

4

Da bismo bolje razumjeli opterećenje sustava, uzet ćemo nekoliko pretpostavki. Recimo da u nastavku imamo prosječne vrijednosti opterećenja:

23:16:49 up  10:49,  5 user,  load average: 1.00, 0.40, 3.35
Na sustavu s jednom jezgrom to bi značilo:
  • CPU je u prosjeku bio potpuno (100%) iskorišten; 1 proces se izvodio na CPU-u (1.00) tijekom zadnje 1 minute.
  • CPU je u prosjeku bio u mirovanju 60%; niti jedan proces nije čekao CPU vrijeme (0,40) tijekom zadnjih 5 minuta.
  • CPU je u prosjeku bio preopterećen za 235%; 2,35 procesa čekalo je CPU vrijeme (3,35) tijekom zadnjih 15 minuta.
Na dvojezgrenom sustavu to bi značilo:
  • Jedan CPU je u prosjeku bio 100% u mirovanju, jedan CPU je bio korišten; niti jedan proces nije čekao CPU vrijeme (1.00) tijekom zadnje 1 minute.
  • CPU-ovi su u prosjeku bili u mirovanju za 160%; nijedan proces nije čekao CPU vrijeme. (0,40) u zadnjih 5 minuta.
  • CPU su u prosjeku bili preopterećeni za 135%; 1,35 procesa čekalo je CPU vrijeme. (3,35) u zadnjih 15 minuta.

Također bi vam se moglo svidjeti:

  1. 20 alata naredbenog retka za praćenje performansi Linuxa – 1. dio
  2. 13 alata za praćenje performansi Linuxa – 2. dio
  3. Perf - alat za praćenje i analizu performansi za Linux
  4. Nmon: analizirajte i nadzirite performanse Linux sustava

U zaključku, ako ste administrator sustava, tada se morate brinuti zbog visokih prosjeka opterećenja. Kada su visoki, iznad broja CPU jezgri, to označava veliku potražnju za CPU-ima, a mali prosjek opterećenja ispod broja CPU jezgri govori nam da su CPU-i nedovoljno iskorišteni.