压力测试神器stress-ng
工欲成其事，必先善其器，CentOS 7的EPEL源包含了2个压力测试工具，一个是标准的stress, 另外一个是更强大的stress-ng，可以帮助模拟产生各种cpu压力。
安装
stress
stress参数和用法都很简单：
-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。
比如, 从下面可以看出经过30秒的压力后，系统负载从0.00提升至0.57。
由于stress的压力模型非常简单，所以无法模拟任何复杂的场景，举个例子，在stress压测过程中，如果用top命令去观察，会发现所有的cpu压力都在用户态，内核态没有任何压力：
stress-ng
stress-ng完全兼容stress, 并且在此基础上通过几百个参数，可以产生各种复杂的压力, 比如：
产生2个worker做圆周率算法压力：
产生2个worker从迭代使用30多种不同的压力算法，包括pi, crc16, fft等等。
产生2个worker调用socket相关函数产生压力
产生2个worker读取tsc产生压力
除了能够产生不同类型的压力，strss-ng还可以将压力指定到特定的cpu上，比如下面的命令将压力指定到cpu 0,2,3,6：
应用场景1 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
应用场景2 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 7.10
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
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原始发表：2019-09-23，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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