(笔记)Linux环境下stress功能介绍及压力测试

 

注：stress 命令主要用来模拟系统负载较高时的场景，本文介绍其基本用法。

一、基本语法

语法格式：
stress <options>

常用选项：
-c, --cpu N              产生 N 个进程，每个进程都反复不停的计算随机数的平方根
-i, --io N               产生 N 个进程，每个进程反复调用 sync() 将内存上的内容写到硬盘上
-m, --vm N             　产生 N 个进程，每个进程不断分配和释放内存
    --vm-bytes B         指定分配内存的大小
    --vm-stride B        不断的给部分内存赋值，让 COW(Copy On Write)发生
    --vm-hang N          指示每个消耗内存的进程在分配到内存后转入睡眠状态 N 秒，然后释放内存，一直重复执行这个过程
    --vm-keep            一直占用内存，区别于不断的释放和重新分配(默认是不断释放并重新分配内存)
-d, --hadd N             产生 N 个不断执行 write 和 unlink 函数的进程(创建文件，写入内容，删除文件)
    --hadd-bytes B       指定文件大小
-t, --timeout N          在 N 秒后结束程序        
--backoff N              等待N微妙后开始运行
-q, --quiet              程序在运行的过程中不输出信息
-n, --dry-run            输出程序会做什么而并不实际执行相关的操作
--version                显示版本号
-v, --verbose            显示详细的信息

 

二、安装 stress

Ubuntu 系统默认没有安装 stress，需要通过下面的命令安装：

$ sudo apt install stress
$ stress --version

 

三、消耗 CPU 资源

stress 消耗 CPU 资源的方式是通过调用 sqrt 函数计算由 rand 函数产生的随机数的平方根实现的。下面的命令会产生 4 个这样的进程不断的进行计算：

$ stress -c 4

使用 top 命令查看 CPU 的状态如下(CPU 在用户态满负荷运转)：

 

四、消耗内存资源

下面的命令产生两个子进程，每个进程分配 300M 内存：

$ stress --vm 2 --vm-bytes 300M --vm-keep

父进程处于睡眠状态，两个子进程负责资源消耗。

--vm-keep
一直占用内存，区别于不断的释放和重新分配(默认是不断释放并重新分配内存)。
--vm-hang N
指示每个消耗内存的进程在分配到内存后转入睡眠状态 N 秒，然后释放内存，一直重复执行这个过程。

--vm-keep 和 --vm-hang 都可以用来模拟只有少量内存的机器，但是指定它们时 CPU 的使用情况是不一样的。

$ stress --vm 2 --vm-bytes 500M --vm-keep

一直在进行默认的 stride 操作，user 非常高(cpu 在用户态忙碌)。

$ stress --vm 2 --vm-bytes 500M --vm-hang 5

上面这两种状态不断切换，但整体上看 CPU 的负载并不高。

--vm-stride B
不断的给部分内存赋值，让 COW(Copy On Write)发生。只要指定了内存相关的选项，这个操作就会执行，只是大小为默认的 4096。赋值内存的比例由参数决定：

for (i = 0; i < bytes; i += stride)
    ptr[i] = 'Z';           /* Ensure that COW happens.  */

bytes 为消耗的总内存大小，stride 为间隔。
该参数会影响 CPU 状态 us 和 sy：

$ stress --vm 2 --vm-bytes 500M --vm-stride 64

$ stress --vm 2 --vm-bytes 500M --vm-stride 1M

为什么会产生这样的结果？原因是单独的赋值和对比操作可以让 CPU 在用户态的负载占到 99% 以上。--vm-stride 值增大就意味着减少赋值和对比操作，这样就增加了内存的释放和分配次数(cpu在内核空间的负载)。
不指定 --vm-stride 选项就使用默认值是 4096，CPU 负载情况居于前两者之间：

$ stress --vm 2 --vm-bytes 500M

 

五、消耗 IO 资源

下面的命令产生 4 个进程，每个进程都反复调用 sync 函数将内存上的内容写到硬盘上：

$ stress -i 4

使用 top 命令查看 CPU 的状态如下：

sy 升高，wa(iowait) 非常高。

 

六、压测磁盘及 IO

下面的命令创建一个进程不断的在磁盘上创建 10M 大小的文件并写入内容：

$ stress -d 1 --hdd-bytes 10M

使用 top 命令查看 CPU 的状态如下(此时的 CPU 主要消耗在内核态)：

下面是 iostat 2 的输出(同样是高 iowait，瓶颈是写磁盘)：

 

七、其它选项介绍

--verbose
显示 stress 程序运行过程中的详细信息：

--timeout N
在 N 秒后结束程序。

--quiet
stress 程序运行的过程中不输出信息。

-n, --dry-run
输出程序会做什么而并不实际执行相关的操作：

--backoff N
让新 fork 出来的进程 sleep N 微秒再开始运行。

除了单独指定某一类的选项，还可以同时执行多个类型的任务，比如产生 3 个 CPU 进程、3 个 IO 进程、2 个10M 的 vm 进程，并且每个 vm 进程中不循环分配释放内存：

$ stress --cpu 3 --io 3 --vm 2 --vm-bytes 10M --vm-keep

 

八、总结

对于学习 Linux 性能检测相关的命令来说，stress 命令是个得力的助手。通过模拟各种高负载情况，可以帮助我们更好的理解系统瓶颈并掌握性能检测工具的用法。

 

九、linux下服务器性能监控

 

1、top监控整体使用情况

各参数涵义如下：

load average:当前系统负载的平均值，后面的3个值分别为1分钟、5分钟、15分钟前进程的平均数。一般认为这个数超过CPU数目时，CPU将比较吃力地负载当前系统所包含的进程。

表示CPU的几个参数：

us：用户空间占用CPU百分比

sy：内核空间占用CPU百分比

ni：用户进程空间内改变过优先级的进程占用CPU百分比

id:空闲CPU百分比

wa：等待输入输出的cpu时间百分比

输入top后，按大写P，以CPU占用大小排序，按M，以内存占用大小排序

从应用程序的角度来看，可用内存=系统free memory+buffers+cached,其中buffers/cached是为了提高文件读取的性能，当应用程序要用到内存的时候，buffer/cached会很快地被回收

 

2、服务器I/O读写负载评估

先用top查看，wa的值标识I/O等待所占用的CPU时间的百分比，高于30%时I/O压力高。

再用iostat –x 1 10查看，如果没有该文件，要yum install systat 安装。查看%util,%idle,如果%util接近100%，说明产生的I/O请求太多，I/0系统已经满负荷，该磁盘可能存在瓶颈，%idle小于70%，I/0压力就比较大了，一般读取速度有较多的等待。

同时结合vmstat -1命令，查看b参数，表示等待资源的进程数，如等待I/O，内存等，如常时间>1，则要关注。可评估i/o读写负载。

 

3、其他系统日常管理

• 查看系统的cpu数：cat /proc/cpu info
• 监控系统状态，查看具体是哪里的压力：vmstat

          proc列显示进程相关信息

          r表示运行和等待CPU时间片的进程数，如长期>服务器CPU个数，说明CPU不够用了

          swap表示内存交换情况

• 查看内存使用情况：free，如free -h
• 查看系统进程：ps aux
• 打印网络连接状况：netstat –an
• 打印当前系统启动哪些端口：netstat –lnp
• 查看磁盘的使用情况和文件系统被挂载的位置：df –lh

 

注：本文部分内容参考自：https://www.cnblogs.com/sparkdev/p/10354947.html