Linux高负载排查最佳实践-编程知识

在Linux系统中，经常会因为负载过高导致各种性能问题。那么如何进行排查，其实是有迹可循，而且模式固定。

本次就来分享一下，CPU占用过高、磁盘IO占用过高的排查方法。

还是那句话，以最佳实践入手，真传一句话，假传万卷书。这就是工作中学习和读死书的区别与真相。

CPU占用率过高问题排查方法

使用mpstat查看cpu使用情况。

# mpstat 是一款 CPU 性能指标实时展示工具# 能展示每个 CPU 核的资源视情况，同时还能将资源使用情况进行汇总展示# 如果CPU0 的 %idle 已经为 0 ，说明此核已经非常繁忙
# 打印所有cpu核的情况（ALL）,每隔1s打印一次，共打印5次mpstat -P ALL 1 5

mpstat命令执行结果

从上面可以看到，服务器有 2 个 CPU（分别为0、1），每个 CPU 核的资源使用情况，也能很清晰的展示。

当服务器有特别多的 CPU 核，有时候看 CPU 汇总信息，发现 CPU 的 idle 很高，但是上面跑的应用程序却很慢，这个时候就需要看看每个核的资源试用情况了。

重点关注指标：

* %iowait：代表在监控的时间间隔内，等待硬盘 I/O 的时间，如果此值比较高，说明 IO 非常繁忙* %idle：代表在监控的时间间隔内，CPU 闲置时间所占用的时间百分比，此值越大，代表 CPU 越空闲

2. 使用pidstat查看消耗cpu资源的进程。

# 参数-u表明监控cpu使用情况# 参数2表示每隔2s输出一次，会循环输出pidstat -u 2
Linux 3.10.0-957.el7.x86_64 (mysql)     12/30/2020      _x86_64_        (1 CPU)
04:57:41 PM   UID       PID    %usr %system  %guest    %CPU   CPU  Command04:57:43 PM  2001     10733    0.00   91.44    0.00   91.44     0  mysqld04:57:43 PM  2001     12635    0.00    0.53    0.00    0.53     0  pidstat

从上面的结果可以看到，导致 CPU0 资源被耗尽的元凶是 mysqld 进程，占用91.44%，需要定位具体线程。

pidstat 是一个非常强大的性能指标监控工具，建议掌握，此工具可以用来监控全部或指定进程的 CPU、mem、线程，IO 的资源的使用情况。

# 参数-d表示监控进程对磁盘的使用情况pidstat -d 2
Linux 3.10.0-957.el7.x86_64 (mysql) 12/30/2020 _x86_64_ (1 CPU)
03:57:47 PM UID PID kB_rd/s kB_wr/s kB_ccwr/s Command03:57:49 PM 2001 10733 139.13 0.00 0.00 mysqld
03:57:49 PM UID PID kB_rd/s kB_wr/s kB_ccwr/s Command03:57:51 PM 2001 10733 34034.78 0.00 0.00 mysqld

可以查看指定进程的线程 CPU 资源使用情况。

# 参数 -t，可以获取指定进程的线程的 CPU 使用情况pidstat -t 2 -p 10733

3. 使用 pidstat 查看消耗 CPU 资源的线程

pidstat -t 2 -p 10733
Linux 3.10.0-957.el7.x86_64 (mysql)     12/30/2020      _x86_64_        (1 CPU)
05:00:53 PM   UID      TGID       TID    %usr %system  %guest    %CPU   CPU  Command05:00:55 PM  2001     10733         -    0.00   91.30    0.00   91.30     0  mysqld05:00:55 PM  2001         -     10733    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10734    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10735    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10736    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10737    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10738    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10739    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10740    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10741    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10742    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10743    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10744    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10745    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10747    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10748    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10749    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10750    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10751    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10752    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10753    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10754    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10755    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10756    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10757    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10758    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10762    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10763    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10764    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10766    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10796    0.00    0.00    0.00    0.00     0  |__mysqld05:00:55 PM  2001         -     10850   15.22   75.54    0.00   90.76     0  |__mysqld

可以很清楚看到是 10850 线程消耗了 CPU 资源，剩下的就根据操作系统的里线程 ID，去 MySQL 数据库里排查，此线程正在执行的操作。

4. MySQL中查询线程对应的具体SQL

-- 在 MySQL 5.7 版本，官方增加了一个视图，专门记录操作系统线程和数据库进程之间关联视图。-- 前面定位的最消耗 IO 和 CPU 的线程 ID 为 10850：select PROCESSLIST_ID,THREAD_OS_ID,PROCESSLIST_USER,PROCESSLIST_HOST,PROCESSLIST_DB,PROCESSLIST_COMMAND,PROCESSLIST_INFO from performance_schema.threads where THREAD_OS_ID=10850;

磁盘IO占用率过高排查方法

使用 iostat 查看磁盘 IO 的读写情况。

# 每隔1s输出一次iostat -mxt 1# 每隔1s输出一次，共输出2次iostat -mxt 1 2

iostat命令输出

如果看到 %util 比较高，说明磁盘设备繁忙，需要定位到底是那个操作系统进程导致的大量读操作。

iostat 是一款用于监控系统设备的 IO 负载情况的工具，在运维工作中会被高频使用的工具之一。

# 常用参数介绍* -m：输出结果以兆为单位显示* -t：输出结果中显示时间戳* -x：显示和 IO 相关的扩展数据，包括每个设备的读写、合并读、合并写、读写等待情况# 输出指标介绍* rrqm/s：每秒合并读的条目* wrqm/s：每秒合并写的条目* r/s：每秒 read I/O 设备次数* w/s：每秒 write I/O 设备次数* rMB/s: 每秒读取 M 字节数* wMB/s：每秒写 M 字节数* avgrq-sz：每次设备 I/O 操作平均数据大小* avgqu-sz：I/O 队列平均长度* await：每次设备 I/O 操作的平均等待时间，单位毫秒* r_await：每次读 I/O 操作的平均等待时间，单位毫秒* w_await：每次写 I/O 操作的平均等待时间，单位毫秒* svctm：每次设备 I/O 操作的平均服务时间，单位毫秒* %util：每秒中有百分之多少的时间用于 I/O 操作，此值越高，代表着磁盘越繁忙

2. 使用 iotop 定位最消耗 IO 资源的元凶

iotop -p 10733

可以看到10850 线程大量读操作，导致 IO 资源被消耗殆尽。

iotop 是一款用于监视磁盘设备 I/O 使用状况的工具，可监测到具体的线程使用的磁盘 IO 的信息，功能也是非常强大，可惜需要 root 权限，普通用户没有执行权限，所以一般会用 pidstat 工具来替代。

参数介绍：
-P：只显示进程 IO 读写情况 -p：监控指定进程的 IO 读写情况 -u：指定用户进程的 IO 读写情况
1. 查看指定用户的的进程iotop -u mysql -P
2. 查看指定用户的进程和线程 IO 读写情况iotop -u mysql
3. 查看指定进程的线程 IO 读写情况iotop -p 10733

3. 根据线程定位具体SQL。

select PROCESSLIST_ID,THREAD_OS_ID,PROCESSLIST_USER,PROCESSLIST_HOST,PROCESSLIST_DB,PROCESSLIST_COMMAND,PROCESSLIST_INFO from performance_schema.threads where THREAD_OS_ID=10850;