stress-Linux系统压力测试工具使用及系统负载很高的几种场景测试

安装

yum install stress stress-ng -y

stess-ng是stress的下一代，功能更加完善

常用选项

-c,--cpu：代表进程个数（每个进程会占用一个cpu，当超出cpu个数时，进程间会互相争用cpu）

-t，--timeout：测试时长（超出这个时间后自动退出）

-i,--io：表示调用sync()，它表示通过系统调用 sync() 来模拟 I/O 的问题；

 但这种方法实际上并不可靠，因为 sync() 的本意是刷新内存缓冲区的数据到磁盘中，以确保同步。

 如果缓冲区内本来就没多少数据，那读写到磁盘中的数据也就不多，也就没法产生 I/O 压力。

 这一点，在使用 SSD 磁盘的环境中尤为明显，很可能你的 iowait 总是 0，却单纯因为大量的系统调用，导致了系统CPU使用率 sys 升高。

 这种情况，推荐使用 stress-ng 来代替 stress。

场景一：CPU 密集型进程（使用CPU的进程）

使用2颗CPU
[root@nginx ~]# stress --cpu 2 --timeout 600 [root@nginx ~]# uptime 10:33:44 up 28 min, 4 users, load average: 1.99, 1.39, 0.81 [root@nginx ~]# mpstat -P ALL 5 1 Average: CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle Average: all 50.05 0.00 0.08 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 49.87 Average: 0 0.07 0.00 0.17 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 99.75 Average: 1 100.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Average: 2 100.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Average: 3 0.08 0.00 0.15 0.01 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 99.76 [root@nginx sysstat-12.1.5]# pidstat -u 5 1.通过uptime可以观察到，系统平均负载很高，通过mpstat观察到2个CPU使用率很高，平均负载也很高，而iowait为0，说明进程是CPU密集型的； 2.是由进程使用CPU密集导致系统平均负载变高、CPU使用率变高; 3.可以通过pidstat查看是哪个进程导致CPU使用率较高

场景二：I/O 密集型进程（等待IO的进程）

对IO进行压测(使用stress观测到的iowait指标可能为0，所以使用stress-ng) [root@nginx ~]# stress-ng -i 4 --hdd 1 --timeout 600 [root@nginx ~]# uptime 11:11:12 up 1:05, 4 users, load average: 4.35, 4.11, 3.65 [root@nginx ~]# mpstat -P ALL 5 Average: CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle Average: all 0.20 0.00 13.04 38.70 0.00 1.33 0.00 0.00 0.00 46.73 Average: 0 0.07 0.00 6.63 40.96 0.00 3.72 0.00 0.00 0.00 48.62 Average: 1 0.19 0.00 20.14 26.77 0.00 0.04 0.00 0.00 0.00 52.85 Average: 2 0.27 0.00 13.81 45.15 0.00 0.88 0.00 0.00 0.00 39.89 Average: 3 0.27 0.00 11.22 42.20 0.00 0.80 0.00 0.00 0.00 45.51 [root@nginx sysstat-12.1.5]# pidstat -u 5 1.可以通过uptime观察到，系统平均负载很高，通过mpstat观察到CPU使用很低，iowait很高，一直在等待IO处理，说明此进程是IO密集型的； 2.是由进程频繁的进行IO操作，导致系统平均负载很高而CPU使用率不高的情况；

场景三：大量进程的场景（等待CPU的进程->进程间会争抢CPU）

模拟16个进程，本机是4核
[root@nginx ~]# stress -c 16 --timeout 600 [root@nginx ~]# uptime 11:23:24 up 1:18, 4 users, load average: 15.10, 8.98, 6.04 [root@nginx ~]# mpstat -P ALL 5 Average: CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle Average: all 99.92 0.00 0.08 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Average: 0 99.87 0.00 0.13 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Average: 1 99.96 0.00 0.04 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Average: 2 99.90 0.00 0.10 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Average: 3 99.93 0.00 0.07 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 [root@nginx sysstat-12.1.5]# pidstat -u 5 1 Linux 3.10.0-957.21.3.el7.x86_64 (nginx) 07/10/2019 _x86_64_ (4 CPU) 11:23:07 AM UID PID %usr %system %guest %wait %CPU CPU Command

11:23:12 AM     0     23613   25.15    0.00    0.00   75.25   25.15     1  stress
11:23:12 AM     0     23614   24.95    0.00    0.00   75.45   24.95     0  stress
11:23:12 AM     0     23615   25.15    0.00    0.00   75.25   25.15     0  stress
11:23:12 AM     0     23616   24.95    0.00    0.00   74.65   24.95     0  stress
11:23:12 AM     0     23617   25.15    0.00    0.00   74.85   25.15     1  stress
11:23:12 AM     0     23618   24.75    0.00    0.00   75.25   24.75     1  stress
11:23:12 AM     0     23619   24.75    0.00    0.00   75.85   24.75     2  stress
11:23:12 AM     0     23620   24.55    0.00    0.00   75.65   24.55     2  stress
11:23:12 AM     0     23621   25.35    0.00    0.00   74.85   25.35     3  stress
11:23:12 AM     0     23622   25.35    0.00    0.00   74.45   25.35     3  stress
11:23:12 AM     0     23623   25.15    0.00    0.00   75.65   25.15     1  stress
11:23:12 AM     0     23624   25.35    0.00    0.00   74.45   25.35     3  stress
11:23:12 AM     0     23625   24.55    0.00    0.00   75.45   24.55     2  stress
11:23:12 AM     0     23626   24.95    0.00    0.00   75.45   24.95     0  stress
11:23:12 AM     0     23627   24.75    0.00    0.00   75.65   24.75     3  stress
11:23:12 AM     0     23628   24.55    0.00    0.00   75.05   24.55     2  stress
11:23:12 AM     0     23803    0.20    0.40    0.00    0.80    0.60     2  watch 11:23:12 AM 0 24022 0.00 0.20 0.00 0.00 0.20 2 pidstat 1.通过uptime观察到系统平均负载很高，通过mpstat观察到CPU使用率也很高，iowait为0，说明此进程是CPU密集型的，或者在进行CPU的争用； 2.通过pidstat -u观察到wait指标很高，则说明进程间存在CPU争用的情况，可以判断系统中存在大量的进程在等待使用CPU； 3.大量的进程，超出了CPU的计算能力，导致的系统的平均负载很高；

场景四：单进程多线程（大量线程造成上下文切换，从而造成系统负载升高）

模拟10个线程，对系统进行基准测试
[root@nginx ~]# sysbench --threads=10 --time=300 threads run 可以看到平均1分钟的系统再升高 [root@nginx ~]# uptime 16:43:41 up 6:38, 4 users, load average: 4.82, 2.10, 0.84 可以看到sys(内核态)对CPU的使用率比较高，iowait无（表示没有进程间的争用） [root@nginx ~]# mpstat -P ALL 5 Average: CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle Average: all 23.92 0.00 68.92 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 7.16 Average: 0 24.11 0.00 68.77 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 7.12 Average: 1 24.02 0.00 68.41 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 7.56 Average: 2 23.74 0.00 69.40 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 6.85 Average: 3 23.79 0.00 69.10 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 7.1

可以看到无进程间的上下文切换（默认是进程间的）
[root@nginx ~]# pidstat -w 3 04:45:46 PM UID PID cswch/s nvcswch/s Command 04:45:49 PM 0 9 2.67 0.00 rcu_sched 04:45:49 PM 0 11 0.33 0.00 watchdog/0 04:45:49 PM 0 12 0.33 0.00 watchdog/1 04:45:49 PM 0 14 0.67 0.00 ksoftirqd/1 04:45:49 PM 0 17 0.33 0.00 watchdog/2 04:45:49 PM 0 22 0.33 0.00 watchdog/3

04:45:49 PM     0       556     19.67      0.00  xfsaild/dm-0
04:45:49 PM     0     21287      0.33      0.00  sshd
04:45:49 PM     0     26834      1.00      0.00  kworker/u256:0
04:45:49 PM     0     30955      1.00      0.00  kworker/2:2
04:45:49 PM     0     31207      1.67      0.00  kworker/0:2
04:45:49 PM     0     31778      2.00      0.00  kworker/3:1
04:45:49 PM     0     32262      0.33      0.00  pidstat
04:45:49 PM     0     32263      1.00      0.00  kworker/1:1
04:45:49 PM     0     32350      0.33      0.00  kworker/3:0

可以看到存在大量的非自愿上下文切换（表示线程间争用引起的上下文切换，造成系统负载升高）
[root@nginx ~]# pidstat -w -t 3 04:48:35 PM UID TGID TID cswch/s nvcswch/s Command 04:48:41 PM 0 32597 - 1.67 0.33 sysbench

04:48:41 PM     0         -     32597      1.67      0.33  |__sysbench 04:48:41 PM 0 - 32598 8932.67 63606.33 |__sysbench 04:48:41 PM 0 - 32599 10554.00 52275.33 |__sysbench 04:48:41 PM 0 - 32600 10941.00 49976.67 |__sysbench 04:48:41 PM 0 - 32601 9393.67 50796.33 |__sysbench 04:48:41 PM 0 - 32602 10196.67 50815.33 |__sysbench 04:48:41 PM 0 - 32603 9538.67 54755.00 |__sysbench 04:48:41 PM 0 - 32604 10112.33 50476.67 |__sysbench 04:48:41 PM 0 - 32605 9135.67 53922.00 |__sysbench 04:48:41 PM 0 - 32606 10506.33 55677.00 |__sysbench 04:48:41 PM 0 - 32607 10346.33 55691.67 |__sysbench