{"id":14217,"date":"2017-04-05T14:27:35","date_gmt":"2017-04-05T12:27:35","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thomas-krenn.com\/de\/tkmag\/?p=14217"},"modified":"2022-03-24T08:48:14","modified_gmt":"2022-03-24T07:48:14","slug":"10-performance-tools-fuer-linux-basierte-betriebssysteme","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thomas-krenn.com\/de\/tkmag\/expertentipps\/10-performance-tools-fuer-linux-basierte-betriebssysteme\/","title":{"rendered":"10 Performance-Tools f\u00fcr Linux-basierte Betriebssysteme"},"content":{"rendered":"

Systemadministratoren haben unz\u00e4hlige M\u00f6glichkeiten, um die Performance Linux-basierter Betriebssysteme zu analysieren. Die Herausforderung besteht darin, die geeigneten Werkzeuge auszuw\u00e4hlen und ihre Ergebnisse richtig zu interpretieren. In diesem TKmag-Artikel stellen wir Ihnen kompakt zusammengefasst eine Sammlung n\u00fctzlicher Performance-Tools f\u00fcr Linux vor, um das jeweilige System beim Arbeiten zu beobachten \u2013 ob generell oder im Falle eines Performanceproblems.<\/strong><\/p>\n

Die \u00dcberwachung eines Linux-basierten Systems kann mit den unterschiedlichsten Software-Komponenten geschehen. Spezialisierte Tools haben ihren Charme, weil sie ohne gro\u00dfen Konfigurationsaufwand die Informationen liefern, die man gerade ben\u00f6tigt. Neben diesen spezialisierten Tools gibt es auch verschiedene Tools mit breiterem Einsatzbereich. Diese fordern dadurch aber einen wesentlich h\u00f6heren Konfigurationsaufwand.<\/p>\n

In diesem TKmag-Artikel stellen wir Ihnen Werkzeuge aus beiden Bereichen vor. Im Konkreten behandeln wir folgende Analyse-Tools:<\/p>\n

mpstat, vmstat, pidstat, iostat, nicstat, dstat, sar, top, htop und iotop<\/strong><\/p>\n

Sammeln von Statistiken dank Performance-Tools f\u00fcr Linux<\/strong><\/h2>\n

Statistiken eines Linux-basierten Betriebssystems lassen sich mit einer Vielzahl an Tools sammeln. Das Package sysstat<\/em> vereint praktischerweise zahlreiche dieser Tools wie mpstat, pidstat, iostat<\/em> und sar<\/em>. Diese vier Werkzeuge werden bequem per \u201esudo apt install sysstat\u201c installiert.<\/p>\n

Statistiken zu Prozessoren und RAM<\/strong><\/h3>\n

mpstat\u00a0<\/em><\/strong><\/a>k\u00fcmmert sich um das Reporting von CPU-bezogenen Statistiken. Es zeigt die CPU-Auslastung des jeweiligen Cores anhand der verschiedenen Zust\u00e4nde wie beispielsweise %usr<\/em> auf. Beim erstmaligen Aufruf nach dem Bootvorgang zeigt es die Statistiken seit besagtem Startvorgang.Mit mpstat \u2013P ALL <\/em>erfolgt eine Auflistungaller vorhandenen Cores. Bei CPUs mit Hyperthreading Technologie (HT) werden die Kerne wie physische angezeigt. Eine sehr informative Spalte ist\u00a0 %iowait<\/em>. Hiermit kann ein R\u00fcckschluss auf das I\/O-Subsystem erfolgen. Ein hoher Wert bedeutet eine schlechte Performance des Storage, die CPU muss prozentual sehr lange warten.<\/p>\n \"mpstat<\/a>
„mpstat -P ALL“ zeigt CPU-Statistiken f\u00fcr alle Kerne auf<\/span><\/span>\n

Das Tool vmstat\u00a0<\/em><\/strong><\/a>des procps<\/em> Packages, das unter Ubuntu standardm\u00e4\u00dfig installiert ist, liefert aggregierte Infos \u00fcber den verbauten Arbeitsspeicher, I\/O- und CPU-Aktivit\u00e4t. Typischerweise wird es per vmstat 1 5<\/em> aufgerufen. Die Werte werden somit insgesamt f\u00fcnfmal und jeweils innerhalb von einer Sekunde gemessen und ausgegeben. Die erste Ausgabezeile enth\u00e4lt die Durchschnittswerte seit dem letzten Bootvorgang. Der Wert der Spalte free<\/em> ist allerdings mit Vorsicht zu genie\u00dfen, denn er zeigt nicht den tats\u00e4chlich freien RAM an. Linux-basierte Betriebssysteme verwenden einen Teil des RAMs f\u00fcr den Page Cache. Eine hohe Zahl in der Spalte r<\/em> bedeutet, dass viele Prozesse lauff\u00e4hig w\u00e4ren, aber auf die CPU warten. Die Spalte b<\/em> zeigt Prozesse, die auf I\/O warten. Eine hohe Zahl deutet hier also auf ein langsames Storage hin.<\/p>\n

vmstat<\/em> kann als normaler Benutzer ausgef\u00fchrt werden, es erfordert keine sudo-Rechte.<\/p>\n

Detaillierte Infos zur PID<\/strong><\/h3>\n

Mit den vorgestellten Tools mpstat<\/em> und vmstat<\/em> erh\u00e4lt man \u00fcbersichtliche Zusammenfassungen, um bei einem Performanceproblem schnell \u00fcber wichtige Eckpunkte des Systems informiert zu werden.<\/p>\n

Wenn man sich nun Detailinformationen einer spezifischen PID (Process Identifier) Nummer n\u00e4her ansehen will, gibt es daf\u00fcr ebenfalls ein passendes Werkzeug. Dieses wurde praktischerweise pidstat<\/em><\/strong> benannt. Eine PID Nummer ist ein Schl\u00fcssel zur eindeutigen Identifikation eines Prozesses. Der Aufruf des Programmes top<\/em> enth\u00e4lt in der ersten Spalte die PID eines jeden Prozesses. Mit Kenntnis dieser PID kann nun der Aufruf des Kommandos \u201epidstat \u2013p PID \u2013u 1 \u2013l\u201c erfolgen. Es zeigt Statistiken zu genau dieser PID. Sie werden je \u00a0Sekunde (Parameter \u2013u 1), inklusive Ausgabe des Kommandos und Argumente des Prozesses (-l) ausgegeben.<\/p>\n

Wie steht es um die I\/O-Performance?<\/strong><\/h3>\n

iostat<\/em><\/strong> liefert die gew\u00fcnschten I\/O-Statistiken von Ger\u00e4ten wie Festplatten oder einzelnen Partitionen. Dieses n\u00fctzliche Tool erstellt bei einem Aufruf im oberen Bereich einen Bericht \u00fcber die CPU-Auslastung und darunter einen Bericht \u00fcber die Datentr\u00e4gerauslastung. Je Datentr\u00e4ger (zum Beispiel \/dev\/sda) wird eine Zeile erstellt. Die zusammengefassten Werte f\u00fcr f\u00fcnf wichtige Indikatoren werden ausgegeben. Zu diesen z\u00e4hlt beispielsweise die Anzahl der gelesenen Bl\u00f6cke je Sekunde in Kilo- oder Megabyte. Die Ausgabe kann auch nur auf die CPU-Statistiken mittels \u2013c Parameter oder auf die Datentr\u00e4gerauslastung (-d) eingeschr\u00e4nkt werden.<\/p>\n

Zustand der Interfaces \u00fcberpr\u00fcfen<\/strong><\/h3>\n

Neben Prozessoren, RAM und I\/O ist der aktuelle Zustand der Netzwerkinterfaces eines Servers wichtig. Nicht immer ist die CPU der limitierende Performancefaktor, eine ausgelastete Netzwerkverbindung kann ebenfalls ein gro\u00dfes \u00c4rgernis sein. Das Tool nicstat<\/em><\/strong> liefert die Statistiken aller verbauter Netzwerkkarten eines Servers. Mit Angabe des Parameters \u2013i gefolgt von der Interfacebezeichnung (beispielsweise eth0) kann man die Ausgabe auf eine einzige Netzwerkschnittstelle einschr\u00e4nken. Ein beispielhafter Aufruf ist \u201enicstat \u2013i eth0 1 5\u201c, somit wird nicstat<\/em> f\u00fcr das eth0-Netzwerkinterface insgesamt f\u00fcnfmal hintereinander mit einem Abstand von einer Sekunde aufgerufen. Die vorletzte Spalte der Ausgabe,\u00a0 %util<\/em>, ist ein wichtiger Indikator f\u00fcr die Leistungsf\u00e4higkeit der Schnittstelle. Ist dieser Wert dauerhaft zu hoch, sollte man pr\u00fcfen, ob ein Dienst ungewollt Bandbreite verbraucht oder ob die Schnittstelle f\u00fcr den Einsatzzweck unterdimensioniert ist. Abhilfe kann Link Aggregation oder auch der Wechsel zu 10GbE Schnittstellen schaffen.<\/p>\n

Nicht nur spezialisierte Tools<\/strong><\/h3>\n

Die bisher vorgestellten Tools sind alle f\u00fcr einen spezifischen Zweck konzipiert, abgesehen von aggregierten CPU-Last-Ausgaben wie bei iostat<\/em>. Eine Kombination klassischer Werkzeuge hat auch seinen Charme, da damit unter einem \u201eDach\u201c durch zahlreiche Parameter verschiedenste Dienste vollf\u00fchrt werden k\u00f6nnen. dstat<\/em><\/strong> ist ein solches Beispiel. Laut dessen Manpage ist dieses Tool ein Ersatz f\u00fcr vmstat, iostat<\/em> und ifstat<\/em>. Eine weitere Funktion ist die M\u00f6glichkeit in eine CSV-Datei zu exportieren. Dar\u00fcber hinaus hat dstat<\/em> eine Plugin-Funktion integriert, einige Plugins sind bereits enthalten und neue k\u00f6nnen selbst hinzugef\u00fcgt werden. Die M\u00f6glichkeiten sind somit nahezu unbegrenzt. So ist es dank dstat <\/em>beispielsweise m\u00f6glich, <\/em>\u00a0Datenbanken abzufragen, die Queue von Sendmail anzuzeigen und Infos von einem ESXi auszuwerten.<\/p>\n

Alternative zu dstat<\/em> \u00a0<\/strong><\/h3>\n

Ein weiterer Bestandteil des sysstat<\/em> Packages ist der System Activity Report, kurz sar<\/em><\/strong>. Dieser gilt wie dstat<\/em> als multifunktionales Admin-Werkzeug. Durch eine F\u00fclle an Parametern klinkt das Tool sich in nahezu alle Bereiche eines Linux-Systems ein, die Bandbreite reicht vom Parameter \u2013d zur Abfrage der Infos \u00fcber Festplatten bis zu -n, um L\u00fcfter zu \u00fcberpr\u00fcfen. Eine Vielzahl an System-Aktivit\u00e4ten lassen sich mit sar<\/em> sammeln, berichten und abspeichern.<\/p>\n

 <\/p>\n

\u00dcberwachung in Echtzeit<\/strong><\/h2>\n

Alle bisher vorgestellten Tools sind dazu geeignet, gemessene und aufgezeichnete Werte anzuzeigen und zu interpretieren. Sie k\u00f6nnen aber nur in eingeschr\u00e4nktem Ma\u00dfe zur Live-Betrachtung der Aktivit\u00e4ten an einem Linux-Betriebssystem verwendet werden. Deshalb gibt es eine Reihe von Programmen, die eine simultane Betrachtung des Geschehens erlauben.<\/p>\n

Klassiker der Ressourcen-Monitore<\/strong><\/h3>\n

top<\/em><\/strong> ist wohl jedem Admin bekannt, denn hiermit k\u00f6nnen aktuell laufende Prozesse in Echtzeit \u00fcberwacht werden. Standardm\u00e4\u00dfig sind die Werte nach CPU-Verwendung sortiert, Shift + m sortiert nach Speicherverbrauch, Shift + p kehrt wieder zur Sortierung nach CPU-Verbrauch zur\u00fcck. Die bekannteste Funktion von top<\/em> ist die M\u00f6glichkeit, Prozesse per Taste k<\/em> und Angabe der PID hart zu beenden, also zu \u201ekillen\u201c.<\/p>\n

Im interaktiven Modus startet top<\/em> standardm\u00e4\u00dfig, die dynamische Ausgabe ist jedoch Fluch und Segen zugleich: Kurze Prozesse k\u00f6nnen \u00fcbersehen werden, Prozesse mit stark schwankender CPU-Zeit werden laufend umsortiert. Dies ist f\u00fcr die \u00dcbersichtlichkeit nicht f\u00f6rderlich. Au\u00dferdem darf man nicht au\u00dfer Acht lassen, dass top<\/em> wie jedes Tool selbst Ressourcen verbraucht<\/p>\n \"htop\"<\/a>
htop – farbig codierte Ausgabe, klickbares UI und umfangreichen Funktionen zur Live-Betrachtung des Systems<\/span><\/span>\n

und einen eigenen Prozess hat. Um der dynamischen Ausgabe des interaktiven Modus aus dem Weg zu gehen, kann top<\/em> auch mit dem Parameter \u2013b im Batch-Modus gestartet werden.<\/p>\n

Umfangreiche Alternativl\u00f6sung htop<\/em><\/strong><\/h3>\n

Die M\u00f6glichkeiten der Live-Betrachtung des Systems sind mit top<\/em> bereits umfangreich, doch der htop<\/em>,<\/strong> der \u00a0sogenannte \u201esuper advanced top\u201c, setzt noch einiges oben drauf: nicht nur ein klickf\u00e4higes UI,
\nsondern auch eine sehr angenehme, farbige Codierung der Ausgabe. Die Lesbarkeit erh\u00f6ht sich dadurch deutlich. Dar\u00fcber hinaus l\u00e4sst sich die Anzeige individuell gestalten und anpassen. Per F2<\/em> Taste sind vielerlei Anpassungsoptionen vorhanden. Im oberen Bereich der Anzeige sieht man anhand von Balkendiagrammen die Auslastung aller vorhandenen CPU-Kerne, Speicher und beispielsweise auch die aggregierten Werte der CPU-Auslastung. Per F9<\/em> lassen sich Prozesse \u201ekillen\u201c, die Taste F5<\/em> erm\u00f6glicht dank einer Baumansicht ein besseres Erkennen von zusammenh\u00e4ngenden und abh\u00e4ngigen Prozessen.<\/p>\n

I\/O \u00dcberwachung<\/strong><\/h3>\n

Der einfache, top<\/em>-\u00e4hnliche I\/O-Monitor iotop<\/em><\/strong> dient dazu, Prozesse aufzuzeigen, die I\/O verursachen. Eine Filterung nach PID ist m\u00f6glich. Ein praktikabler Aufruf w\u00e4re iotop \u2013o \u2013b<\/em>, dadurch werden nur Prozesse angezeigt, die I\/O verursachen. Au\u00dferdem wird der Batch-Modus statt des interaktiven Modus aktiviert.<\/p>\n

Verbindungen zur Au\u00dfenwelt<\/strong><\/h3>\n

Den Reigen der *top<\/em> Tools komplettiert in dieser \u00dcbersicht der iftop<\/em><\/strong>. Damit l\u00e4sst sich die verursachte Bandbreite je Netzwerkinterface eines Hosts auslesen. Ein praktischer Aufruf ist \u201esudo iftop \u2013P\u201c, dadurch werden die zur \u00dcbertragung verwendeten Ports auf beiden Seiten angezeigt oder per \u201esudo iftop \u2013i <interface>\u201c auf ein einzelnes Netzwerkinterface des Hosts eingeschr\u00e4nkt. Was iftop<\/em> zus\u00e4tzlich bietet, sind zur Laufzeit ausf\u00fchrbare Kommandos. Nach dem Start von iftop<\/em> einfach ein Fragezeichen eintippen. Es wird nun eine gruppierte \u00dcbersicht aller Kommandos angezeigt: Zum Beispiel kann durch das Eintippen von n<\/em> die Aufl\u00f6sung der IP-Adressen in Hostnamen deaktiviert werden. Die oben beschriebene Anzeige der Ports kann zur Laufzeit konfiguriert werden, man tippt hierzu p<\/em>.<\/p>\n

Wie man anhand dieser Zusammenstellung sieht, sind keine komplexen und aufw\u00e4ndigen Softwarepakete erforderlich um ein Linux-System performanceseitig \u00fcberwachen zu k\u00f6nnen. Viele Monitoring-Tools setzen bekanntlich auf diese kleinen Werkzeuge auf, um Ihre Graphen darstellen zu k\u00f6nnen. Da dieser TKmag Artikel nur ein kompakter Umriss ist, sollte an dieser Stelle noch ein Verweis auf unser Thomas-Krenn-Wiki und die Rubrik zum Thema Linux Performance<\/a> erfolgen. In dieser Kategorie findet sich eine Vielzahl an Anleitungen zu den unterschiedlichen Werkzeugen eines Linux-basierten Betriebssystems.<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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